KR20220104194A - 비-부식성 섬유-강화 중합체 조성물 - Google Patents

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KR20220104194A
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마이클 알렉산드레
안나 루이사 마토스 바즈
티나 셀라
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사피 네덜란드 서비시즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 폴리올레핀, 하나 이상의 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유(delignified wood pulp fiber), 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀(maleic anhydride-grafted polyolefin) 및 알칼리 토금속 또는 아연의 산화물로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물을 포함하는, 사출-성형 조성물(injection-molding composition)에 관한 것이다.

Description

비-부식성 섬유-강화 중합체 조성물
본 발명은 용융 상태에서 주입되는(injected) 금형(metal mold)에서 부식(corrosion)을 덜 유발하는 섬유 강화 중합체 조성물에 관한 것이다.
섬유-강화 중합체 조성물(fiber-reinforced polymer composite)는 가구, 스포츠 장비 또는 자동차 부품과 같은 다양한 디자인으로 형성될 수 있는 저가의 재료이다. 과거에는, 광물 섬유 예를 들어 유리 섬유가 섬유-강화 중합체 복합재에 사용되어 왔었지만, 최근에는 밀도를 증가시키지 않으면서 강화 특성 또한 제공하고 식물로부터 재생 가능하게 공급되기 때문에 식물성 섬유(plant-sourced fiber)의 사용이 증가하고 있다.
섬유-강화 중합체 조성물로부터 형성된 물품은 통상의 성형 기법 예를 들어 사출 성형을 통해 얻을 수 있으며, 이 경우 중합체 조성물의 용융물은 금형에 주입되고 꺼내지기(eject) 전에 고형화되도록 놓아둔다.
사출 성형에 사용되는 금형은 이의 제조에 상당한 노력과 전문 지식이 필요하고 때로는 그의 제작에 사용되는 화학적으로 불활성인 금속 합금이 고가일 수 있기 때문에 일반적으로 고가이다. 따라서 가능한 한 오랫동안 사용 중인 금형을 유지하거나 저항이 덜한 금속 합금으로 제조되는 금형을 사용할 수 있는 데 관심이 있다.
중합체 복합재에 목재 섬유를 사용할 때, 사출 성형기에 일반적으로 사용되는 금형은 종래 광물 섬유로 강화된 중합체 복합재를 사용할 때 관찰되는 부식 수준과 비교할 때 내부 표면의 부식이 증가하는 것으로 관측되었다.
식물성 섬유의 강화 효과의 이점을 얻는 것이 바람직하지만, 시장은 성형된 물품에서 식물성 섬유가 과도하게 눈에 띄지 않을 것을 요구한다. 따라서 일반적으로 목재로부터 공급되는 식물성 섬유는 화학적으로 펄프화하여 상당량의 목재 리그닌을 제거하고 또한 대부분의 경우에 표백하여 상기 화학 목재 펄프로부터 잔여 리그닌을 본질적으로 제거하여 착색되거나 착색되지 않은 중합체 물질(colored or uncolored polymer mass)로 광학적으로 블렌딩한 백색 섬유를 얻는다. 이러한 처리의 부가적 이점은 성형 온도에서 각종 부식성 산 화합물 예를 들어 아세트산 및 포름산으로 분해되는, 헤미셀룰로오스의 일부뿐만 아니라 리그닌의 매우 많은 부분이 식물-기반 재료(plant-based material)로부터 제거되며 금형 수명이 연장된다.
그러나 중합체 복합재에 탈리그닌화된 목재 펄프(delignified wood pulp)를 사용하는 경우 기대했던 금형 부식을 방지하지 못한다. 금형의 부식을 완화하기 위한 노력으로 목재 가루(wood flour) 또는 목질 섬유(wood fiber)를 포함하는 중합체 조성물에서 산 스캐빈제(acid scavenger)로서 기능할 수 있는, 첨가제 예를 들어 하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 공지의 산 스캐빈저 예를 들어 하이드로탈사이트의 첨가는 탈리그닌화된 목재 펄프의 경우 금형 부식을 완화시키지 못하였다.
또한, 중합체 복합재의 탈리그닌화된 목재 펄프는 흡습성이고 개방 보관 시 수분을 흡수하며, 획득한 수분은 직접적인 원인은 아니지만 특정 합금으로 만든 강철 금형(steel mold)의 부식 문제를 악화시키는 것으로 관찰되었다.
따라서, 탈리그닌화된 목재 펄프를 혼입한 중합체 복합재로부터 물품을 형성할 때 발생하는 사출 성형과 관련된 금형 부식 문제에 대한 해결책을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 금형 예를 들어 강철 금형에서 용융 상태에서 성형시 금형의 부식을 적어도 감소시키거나 제거하는 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 조성물이 높고 다양한 수준의 수분이 획득됨에도 불구하고 가공 내성(processing robustness)을 나타내기 때문에 연장된 저장 수명을 나타내는 조성물을 제공한다. 특정 이론에 구애됨이 없이, 금형의 부식은 부분적으로는 사출 성형에서 발생하는 조건 동안 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유로부터 발생하는 부식성 화합물 예를 들어 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유 열 분해(delignified wood pulp fiber thermal degradation)로부터 생성된 휘발 성분, 또는 목재 펄프의 화학적 탈리그닌화 동안 도입되고 그의 미량 및/또는 유도체, 예를 들어 이산화황이 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유 중에 함유되어 있는 화학적 화합물에 기인하는 것으로 추정된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 하나 이상의 열가소성 중합체, 하나 이상의 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유, 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 아연의 산화물로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물을 포함하는, 성형 조성물, 바람직하게는 사출 성형 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 성형 조성물은 5kg의 중량을 사용하여 190℃에서 ASTM D 1238에 따라 측정하였을 때, 0.5 g/10 min 내지 40 g/10 min의 용융 유동 지수(melt flow index; MFI)를 갖는다.
본원에 사용되는 용어 "탈리그닌화된 목재 펄프"는 리그닌 함량을 감소시키는 공정에 의해서 수득되는 목재 펄프를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어 탈리그닌화된 목재 펄프는 목재의 리그닌 함량이 실질적으로 감소되는 임의의 화학 펄프화 공정, 제한되지는 않으나 예를 들어 크라프트(Kraft) 또는 아황산 펄프화(sulfite pulping) 공정으로부터 수득될 수 있다.
상기 열가소성 중합체는 탈리그닌화된 목재 섬유가 분산되는 매트릭스를 제공한다. 상기 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀은 목재 펄프 섬유의 탈리그닌화가 목재 펄프 섬유를 열가소성 중합체와 덜 혼화성으로 만들기 때문에 열가소성 중합체의 매트릭스와 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유 사이에서 보다 우수한 접착을 허용하는 커플링제로서 기능한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 폴리올레핀은 10 중량% 내지 85 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 폴리올레핀은 55 중량% 내지 75 중량%, 더욱 보다 바람직하게는 55 중량% 내지 70 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 폴리올레핀은 20 중량% 내지 50 중량%, 더욱 보다 바람직하게는 30 중량% 내지 40 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 크라프트 또는 아황산 섬유 및 그들의 혼합물로부터 선택된다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 크라프트 펄프 또는 표백된 크라프트 펄프 섬유 예를 들어 탈리그닌화된 경질 목재 펄프 섬유(delignified hardwood pulp fiber)이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 아황산 펄프 또는 표백된 아황산 펄프 섬유 예를 들어 탈리그닌화된 경질 펄프 목재 섬유이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 10 내지 85 중량%의 양으로 존재하고, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 15 내지 45 중량%, 바람직하게는 20 내지 40 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 45 내지 75 중량%, 바람직하게는 55 내지 65 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 산성 펄프화 공정을 통해서 얻어진 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 용해 목재 펄프(dissolving wood pulp)이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 적어도 부분적으로는 경질 목재 예를 들어 베치(beech), 버치(birch), 아스펜(aspen), 맵클(maple) 또는 유칼립투스로부터 유래된다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 적어도 부분적으로는 연질 목재 예를 들어 스프루(spruce) 또는 파인(pine)으로부터 유래된다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 예를 들어 베치, 버치, 아스펜, 맵클 또는 유칼립투스로부터 유래된 탈리그닌화된 경질 목재 펄프 섬유 및 예를 들어 스프루 또는 파인으로부터 유래된 탈리그닌화된 연질 목재 펄프 섬유의 혼합물이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀, 예를 들어 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀 또는 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀은 0.5 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 내지 3 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀, 예를 들어 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀 또는 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀은 2 내지 15 중량%, 바람직하게는 3 내지 12 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 금속 산화물은 1 내지 5 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 성형 조성물은 칼 피셔 적정(Karl Fischer titration)으로 측정할 때 0.3 중량% 초과, 바람직하게는 0.5 내지 2.5 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 1.5 중량%의 수분 함량을 갖는다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 성형 조성물은 칼 피셔 적정으로 측정할 때 0.2 중량%의 수분 당 0.5 내지 1.5 중량%, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.2 중량%의 하나 이상의 금속 산화물로 구성된다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 금속 산화물은 0.5 내지 3 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 금속 산화물은 산화칼슘, 산화바륨, 산화아연 또는 산화마그네슘으로부터 선택되고 보다 바람직하게는 산화칼슘이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 하나 이상의 폴리올레핀은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이다. 본 발명과 관련하여 적합한 상기 하나 이상의 폴리올레핀은 호모폴리프로필렌(homopolypropylene), 충격 등급(impact grade) 폴리프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-공중합체이다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 보다 바람직한 구현예에서, 상기 성형 조성물은 착색제, 산화방지제, 핵형성제, 발포제, UV-흡수제, 광안정제, 윤활제, 충격 개질제(impact modifier), 충전제, 무기 섬유 예를 들어 유리 또는 탄소 섬유로부터 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 성형 조성물의 보다 바람직한 구현예에서, 상기 성형 조성물은 그 성분들의 염 및 페퍼 블렌드(pepper blend)의 형태일 수 있거나, 또는 그 성분들의 고형화된 용융 블렌드 형태 예를 들어 펠렛 또는 그 성분들의 치수적으로 안정한 응집체의 형태일 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 조성물의 용융물을 강철(steel)로 제조된 금형에 주입하는 단계, 상기 조성물의 용융물을 강철로 제조된 금형에서 냉각시키고 고형화시키는 단계를 포함하되, 강철 금형을 제조하는 강철은 11 중량% 미만 또는 심지어는 3 중량% 미만의 크롬을 포함하는, 성형된 물품의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 사출 성형 동안 강철로 제조된 금형에서 부식을 방지하기 위한 본 발명에 따른 조성물에서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 아연의 산화물로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물의 용도를 제공하되, 상기 강철 금형을 제조하는 강철은 11 중량% 미만의 크롬 또는 심지어는 3 중량% 미만의 크롬을 포함하는 것이다.
본 발명의 추가 구현예는 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명의 바람직한 구현예는 하기에서 도면을 참조로 하여 기술되며, 이는 본 발명의 바람직한 구현예를 예시하기 위한 것으로 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 도면에서,
도 1은 샘플 시험 전에 비사용 및 비부식된 금형의 사진을 나타낸다.
도 2는 0.5 중량% 미만의 수분 함량을 갖는 조성물 RC1(순수(neat) PP, 표백된 아황산 경질 목재 펄프, 커플링제)을 사용하는 경우, 80 부의 성형 후의 금형의 사진을 나타낸다. 녹 형성은 관찰될 수 없다.
도 3은 0.5 중량% 초과의 수분 함량을 갖는 조성물 RC2(순수 PP, 표백된 아황산 경질 목재 펄프, 커플링제)를 사용하는 경우, 20 부의 성형 후의 금형의 사진을 나타낸다. 가벼운 녹 형성이 관찰될 수 있다.
도 4는 1.5 중량% 초과의 수분 함량을 갖는 조성물 RC3(순수 PP, 표백된 아황산 경질 목재 펄프, 커플링제)을 사용하는 경우, 30 부의 성형 후의 금형의 사진을 나타낸다. 상당한 녹 형성이 관찰될 수 있다.
도 5는 0.5 중량% 초과의 수분 함량을 갖는, 산 스캐빈저로서 하이드로탈사이트를 더 포함하는 조성물 RC4(순수 PP, 표백된 아황산 경질 목재 펄프, 커플링제)를 사용할 때, 30 부의 성형 후의 금형의 사진을 나타낸다. 상당한 녹 형성이 관찰될 수 있다.
도 6은 0.5 중량 초과의 수분 함량을 갖는 CaO를 추가로 포함하는 조성물 IC1(순수 PP, 표백된 아황산 경질 목재 펄프, 커플링제)을 사용할 때 80 부의 성형 후의 금형의 사진을 나타낸다. 녹 형성은 관찰될 수 없다.
도 7은 0.5 중량% 초과의 수분 함량을 갖는 조성물 RC5(순수 PP, 크라프트-기반 용해 경질 목재 펄프(Kraft-based dissolving hardwood pulp), 커플링제)를 사용하는 경우, 20 부 및 80 부의 성형 후의 금형의 사진을 나타낸다. 가벼운 녹 형성이 관찰될 수 있다.
도 8은 0.5 중량% 초과의 수분 함량을 갖는 CaO를 추가로 포함하는 조성물 IC2(순수한 PP, 크라프트-기반 용해 경질 목재 펄프를 용해시키는 커플링제)를 사용할 때 80 부의 성형 후의 금형의 사진을 나타낸다. 녹 형성은 관찰될 수 없다.
본 발명의 목적은 하나 이상의 열가소성 중합체, 하나 이상의 탈리그닌화 목재 펄프 섬유, 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 아연의 산화물로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물을 포함하는 성형 조성물을 제공하는 것이다.
바람직한 구현예에서, 상기 성형 조성물은 하나 이상의 폴리프로필렌, 하나 이상의 표백된 아황산 펄프 섬유, 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리프로필렌 및 하나 이상의 산화칼슘을 포함한다.
바람직한 구현예에서, 상기 성형 조성물은 하나 이상의 폴리프로필렌, 하나 이상의 표백된 크라프트 펄프 섬유, 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리프로필렌 및 하나 이상의 산화칼슘을 포함한다.
상기 성형 조성물은 상기 성분들이 조합된 임의의 이용가능한 방법에 의해 수득될 수 있다. 예를 들어 상기 성형 조성물은 상기 하나 이상의 금속 산화물과 상기 하나 이상의 열가소성 중합체, 상기 하나 이상의 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유 및 상기 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀의 예비 블렌드를 용융 블렌더 또는 압출기에서 조합함으로써 형성될 수 있다. 예비-블렌드는 바람직하게는 미립자 예비-블렌드를 형성하기 위해 K-믹서 또는 열역학적 믹서(thermokinetic mixer) 예를 들어 겔리매트 믹서(Gelimat mix) 또는 수직 고속 믹서(vertical high-speed mixer), 단일 또는 트윈 스크류 압출기 또는 혼련기(kneader)에서 하나 이상의 열가소성 중합체, 하나 이상의 의도된 목재 펄프 섬유 및 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀을 블렌딩함으로써 얻어질 수 있다.
대안으로, 상기 성형용 조성물은 상기 하나 이상의 열가소성 폴리머, 상기 하나 이상의 변성 목재 펄프 섬유 및 상기 하나 이상의 말레산 무수물 그래프트 폴리올레핀과 상기 하나 이상의 금속 산화물을 핫 스테이지 및 콜드 스테이지가 구비된 K-믹서 또는 수직 고속 믹서(소위 핫-콜드 믹서)에서 조합하여 성형될 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 금속 산화물은 바람직하게는 마스터배치의 형태로, 즉 폴리올레핀 매트릭스 중의 금속 산화물 입자의 고도로 농축된 분산물로서 다른 성분에 첨가된다. 예로서, 마스터배치는 열가소성 폴리올레핀 중에 분산된 50 내지 90 중량%, 바람직하게는 65 내지 85 중량%의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 일반적으로, 생성된 응집체는 사출 성형 그대로 사용될 수 있거나, 또는 후속적으로 압밀기(compactor)에서 압축되어 상기 응집체의 과립을 생성할 수 있거나, 또는 단일 또는 2축 압출기에서 압출 또는 추가로 배합되어 펠릿을 생성할 수 있다. 응집체의 추가의 배합 또는 압출은 펠렛화 전에 개별 성분을 보다 철저하게 혼합함으로써 성형 조성물의 균질성을 증가시킬 수 있다.
실시예
재료 및 방법
폴리프로필렌 P1은 커플링제로서 말레산 무수물-그래프트된 폴리프로필렌을 포함하는, BYK, Netherlands로부터 상표명 Priex 20097A로 입수가능한, Braskem, Brazil로부터 상표명 Inspire 382로 입수가능한 폴리프로필렌에 상응한다.
폴리프로필렌 P2는 커플링제로서 말레산 무수물-그래프트된 폴리프로필렌을 포함하는, BYK로부터 상표명 Priex 20097A로 입수가능한, 상표명 PP 579S로 Sabic, Netherlands로부터 입수가능한 폴리프로필렌에 상응한다.
사용된 미분된 목재 펄프 F1은 표백된 아황산 경질 목재 펄프이다.
사용된 미분된 목재 펄프 F2는 크라프트-기반 용해 경질 목재 펄프이다.
사용된 산화칼슘은 LDPE/CaO(30 중량%/70 중량%)의 마스터배치(masterbatch)로 압출시 3 중량%로 도입하였다.
하이드로탈사이트는 사출 성형시 2 중량%로 도입된 Qolortech(NL)사의 QT0012.708로 명명된 마스터배치였다.
IC1 및 IC2의 경우 약 40 중량%의 탈리그닌화 목재 펄프 및 60 중량%의 폴리프로필렌("순수" 폴리프로필렌 + 커플링제로서 말레산 무수물-그래프트된 폴리프로필렌) 또는 57 중량%의 폴리프로필렌("순수" 폴리프로필렌 + 커플링제로서 말레산 무수물-그래프트된 폴리프로필렌) 및 첨가제, 예를 들어 3 중량%의 CaO 마스터배치(즉, 2.1 중량%의 CaO 및 0.9 중량%의 LDPE)를 갖는 조성물을 수득하기 위해 압출에 의해 화합물을 제조하였다. 정확한 조성은 하기 표에 제공된다.
샘플은 Meusburger로부터의 스테인레스 강 12/2312(1.9% Cr)로 제조된 디스크 인서트를 구비한 원형 금형에서 일정한 표준 사출 성형 절차를 사용하여 사출 성형되었다. 금형, 부싱 및 백플레이트의 잔여부는 동일한 스테인레스 강철로 제조되었다.
상기 조성물의 수분 흡수량은 사출 성형 장치에 도입하기 전에 조성물을 사출 성형할 때 측정하였다. 수분 흡수량은 시간, 상대 습도 및 온도와 같은 저장 조건에 따라 달라진다.
조 성
Figure pct00001
결 과
상기 금형의 표면 상태는 주입된 10 부마다 검사되었고, 사진은 녹의 발생을 갈색 침착물 또는 부식 피팅으로 기록하도록 만들어졌다. 사진은 도 1 내지 도 8에 도시된다.
도면으로부터 알 수 있듯이, 부식이 발생할 때, 이는 주로 금형의 내부 및 외부 주변부, 특히 또한 백 플레이트(back plate)에서 보여진다.
도 2로부터, 0.3 중량%, 즉 0.5 중량% 미만의 수분 함량으로 건조될 때 폴리프로필렌 및리그닌화된 목재 펄프(RC1)의 조성물은 80 부가 사출 성형된 후에도 녹 형성을 유도하지 않는다는 것이 명백하다. 도 3에서, 수분 함량이 0.7 중량%, 즉 0.5 중량%(RC2) 초과라는 사실을 제외하고는 RC1과 본질적으로 동일한 조성물에 대해, 20 부가 사출 성형된 후에 이미 가벼운 부식이 관찰된다. 수분 함량이 1.7 중량%, 즉 0.5 중량% 초과라는 사실을 제외하고는 RC2와 동일한 화합물 RC3에 대해 도 4에서 더 강한 부식이 관찰되며, 0.5 중량% 초과의 수분 함량이 폴리올레핀 및 리그닌화된 목재 펄프를 포함하는 화합물을 사출 성형할 때 야기되는 부식을 가능하게 한다는 개념을 확실하게 한다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, RC4(수분 함량 > 0.5 중량%)에 표준 산 스캐빈저(hydrotalcite)를 도입하면 녹 형성이 감소된다.
표백된 아황산 목재 펄프 섬유로부터 리그닌 및 훨씬 더 낮은 양의 헤미셀룰로스를 본질적으로 함유하지 않는 크라프트-기반 용해 목재 펄프(RC5)로 이동시키는 것은, 도 7에 도시된 바와 같이, 완전히 제거하지 않으면서 금형 부식의 양을 상당히 감소시킨다. IC1(캐시드 아황산 펄프) 또는 IC2(크라프트-기반 용해 목재 펄프) 중의 칼슘 산화물과 같은 염기성 금속 산화물의 도입만이, 80 부의 주입 후에 평가된 바와 같이, 0.5 중량% 초과의 수분 함량(각각 도 6 및 도 8)에서도 금형 부식을 완전히 억제할 수 있게 한다.

Claims (13)

  1. 사출-성형 조성물(injection-molding composition)로서,
    하나 이상의 폴리올레핀, 하나 이상의 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유(delignified wood pulp fiber), 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀(maleic anhydride-grafted polyolefin) 및 알칼리 토금속 또는 아연의 산화물로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물을 포함하는, 사출-성형 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폴리올레핀은 10 중량% 내지 85 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 상기 사출-성형 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것인, 사출-성형 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 10 중량% 내지 85 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 상기 사출-성형 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것인, 사출-성형 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유는 아황산 펄프(sulfite pulp)인, 사출-성형 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀, 예를 들어 말레산 무수물-그래프트된 폴리프로필렌 또는 말레산 무수물-그래프트된 폴리에틸렌은 2 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유의 총 중량을 기준으로 하는 것인, 사출-성형 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 금속 산화물은 0.5 중량% 내지 5 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 상기 사출-성형 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것인, 사출-성형 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    칼 피셔 적정(Karl Fischer titration)으로 측정할 때 0.5 중량% 초과의 수분 함량을 갖는, 사출-성형 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 금속 산화물은 1 중량% 내지 3 중량%의 양으로 존재하되, 상기 중량%는 상기 사출-성형 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 것인, 사출-성형 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 금속 산화물은 산화칼슘, 산화바륨, 산화아연 또는 산화마그네슘으로부터 선택되고 바람직하게는 산화칼슘인, 사출-성형 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폴리올레핀은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인, 사출-성형 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폴리올레핀은 충격(impact) 폴리프로필렌 공중합체인, 사출-성형 조성물.
  12. 강철(steel)로 제조된 금형에서의 부식을 방지하기 위한, 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물 중의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 아연의 산화물로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물의 용도로서,
    강철 금형(steel mold)을 제조하는 상기 강철은 11 중량% 미만의 크롬을 포함하는 것인, 금속 산화물의 용도.
  13. 사출-성형에 의한 성형 물품의 제조방법으로서,
    (a) 하나 이상의 열가소성 중합체, 하나 이상의 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유, 하나 이상의 말레산 무수물-그래프트된 폴리올레핀 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산화물로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물의 전구체 응집체(precursor agglomerate)를 형성하는 단계,
    (b) 상기 전구체 응집체를 용융물(melt)로 가공하고 선택적으로 상기 탈리그닌화된 목재 펄프 섬유의 분산을 증가시키는 단계,
    (c) 용융된 조성물을 강철로 제조된 금형으로 도입, 바람직하게는 주입하는 단계,
    (d) 상기 조성물의 용융물을 강철로 제조된 상기 금형에서 냉각시키고 고형화시키는 단계, 강철 금형을 제조하는 상기 강철은 11 중량% 미만의 크롬을 포함함,
    을 포함하는, 성형 물품의 제조방법.

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