KR20220135358A - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지; 올레핀계 고무질 중합체; 평균 입경이 0.5 내지 10 ㎛인 탈크; 실록산계 화합물; 산화아연; 및 은(Ag)계 화합물;을 포함하며, 상기 실록산계 화합물 및 상기 산화아연과 은계 화합물의 합의 중량비는 1 : 0.3 내지 1 : 3이고, 상기 산화아연 및 상기 은계 화합물의 중량비는 1 : 0.02 내지 1 : 0.3이며, 부피 밀도가 0.99 내지 1.08 g/cm3인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 항균성, 내충격성, 내스크래치성, 경량성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하다.
Description
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 항균성, 내충격성, 내스크래치성, 경량성, 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 제품을 자동차 내장재로 사용하기 위하여, 폴리프로필렌 수지의 내약품성, 내충격성, 강성 등의 기계적 물성 등을 유지하면서, 외관 특성, 내스크래치성, 경량성 등을 향상시키기 위한 연구가 이루어져 왔으며, 자동차가 보유에서 공유로 변경됨에 따라, 공동 사용자의 안전성 향상을 위해 제품에 항균 특성이 요구되고 있다.
따라서, 항균성, 내충격성, 내스크래치성, 경량성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0986798호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 항균성, 내충격성, 내스크래치성, 경량성, 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 100 중량부; 올레핀계 고무질 중합체 15 내지 35 중량부; 평균 입경이 0.5 내지 10 ㎛인 탈크 20 내지 40 중량부; 실록산계 화합물 1 내지 8 중량부; 산화아연 1 내지 6 중량부; 및 은(Ag)계 화합물 0.05 내지 0.7 중량부;를 포함하며, 상기 실록산계 화합물 및 상기 산화아연과 은계 화합물의 합의 중량비(실록산계 화합물:산화아연+은계 화합물)는 1 : 0.3 내지 1 : 3이고, 상기 산화아연 및 상기 은계 화합물의 중량비(산화아연:은계 화합물)는 1 : 0.02 내지 1 : 0.3이며, ASTM D792 방법으로 측정한 부피 밀도가 0.99 내지 1.08 g/cm3인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(MI)가 5 내지 80 g/10분일 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 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.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 올레핀계 고무질 중합체는 에틸렌-α-올레핀 고무질 중합체 및 에틸렌-프로필렌-디엔단량체 삼원공중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 은계 화합물은 금속 은, 산화 은, 할로겐화 은 및 은 이온을 함유하는 담지체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 JIS Z 2801 항균 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 황색포도상구균 및 대장균을 접종하고, 35℃, RH 90% 조건에서 24시간 배양 후, 하기 식 1에 따라 산출한 항균 활성치가 각각 2 내지 7일 수 있다:
[식 1]
항균 활성치 = log(M1/M2)
상기 식 1에서, M1은 블랭크(blank) 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이고, M2는 열가소성 수지 조성물 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 24 내지 40 kgf·cm/cm일 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 2에 따라 산출한 스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*)가 1.2 이하일 수 있다:
[식 2]
스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*) = L1 * - L0 *
상기 식 2에서, L0 *는 색차계를 사용하여 측정한 150 mm × 150 mm × 3 mm 크기 사출 시편의 초기 L* 값이고, L1 *는 ASTM E643-09에 의거하여, 상기 사출 시편 표면에 1 mm 두께의 경화 스틸 팁을 이용하여 하중 10 N, 1,000 mm/min 속도 및 2 mm 간격 조건으로 격자무늬의 스크래치를 가한 뒤, 색차계를 사용하여 측정한 스크래치가 가해진 시편의 L* 값이다.
10. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
11. 상기 10 구체예에서, 상기 성형품은 자동차용 내장재일 수 있다.
본 발명은 항균성, 내충격성, 내스크래치성, 경량성, 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) 폴리프로필렌 수지; (B) 올레핀계 고무질 중합체; (C) 탈크; (D) 실록산계 화합물; (E) 산화아연; 및 (F) 은(Ag)계 화합물;을 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 폴리프로필렌 수지
본 발명의 폴리프로필렌 수지는 열가소성 수지 조성물의 내화학성, 내충격성, 강성, 성형 가공성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 자동차용 내외장재에 적용되는 프로필렌 수지를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 5 내지 80 g/10분, 예를 들면 5 내지 50 g/10분인 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내화학성, 내충격성, 강성, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체(블록 폴리프로필렌) 등을 포함할 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 조성물(성형품)의 성형 가공성, 내충격성, 강성 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 조성물(성형품)의 강성, 내충격성, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
(B) 올레핀계 고무질 중합체
본 발명의 일 구체예에 따른 올레핀계 고무질 중합체는 폴리프로필렌 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 강성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 에틸렌-α-올레핀 고무질 중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔단량체 삼원공중합체, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 상기 에틸렌-α-올레핀 고무질 중합체는 에틸렌 25 내지 55 중량%, 예를 들면 30 내지 50 중량% 및 α-올레핀 45 내지 75 중량%, 예를 들면 50 내지 70 중량%를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내충격성, 강성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 에틸렌-α-올레핀 고무질 중합체로는 에틸렌-1-옥텐 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 에틸렌-1-펜텐 공중합체, 에틸렌-1-헥센 공중합체, 에틸렌-1-헵텐 공중합체, 에틸렌-1-데켄 공중합체, 에틸렌-1-운데켄 공중합체, 에틸렌-1-도데켄 공중합체, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 올레핀계 고무질 중합체는 ASTM D792 방법으로 측정한 비중이 0.85 내지 0.88, 예를 들면 0.86 내지 0.87일 수 있으며, ASTM D1238에 의거하여, 190℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 0.5 내지 5 g/10분, 예를 들면 0.5 내지 2 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 강성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 올레핀계 고무질 중합체는 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 15 내지 35 중량부, 예를 들면 20 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 올레핀계 고무질 중합체의 함량이 15 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내충격성 등이 저하될 우려가 있고, 35 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성, 강성, 성형 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 탈크
본 발명의 일 구체예에 따른 탈크는 상기 올레핀계 고무질 중합체 등과 함께 적용되어, 상기 폴리프로필렌 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 강성, 내스크래치성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 입도분석기(Beckman Coulter社 Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS I3 320 장비)로 측정한 평균 입경(D50, 분포율이 50%가 되는 지점의 입경)이 0.5 내지 10 ㎛, 예를 들면 1 내지 7 ㎛인 판상형 탈크를 사용할 수 있다. 상기 탈크의 평균 입경이 0.5 ㎛ 이하일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 강성, 생산성 등이 저하될 우려가 있고, 10 ㎛를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 탈크는 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 20 내지 40 중량부, 예를 들면 22 내지 38 중량부, 구체적으로 25 내지 35 중량부로 포함될 수 있다. 상기 탈크의 함량이 20 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 강성, 수축률, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있고, 40 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내충격성, 내스크래치성, 성형 가공성 등이 저하될 우려가 있고, 경량화 달성이 어려울 수 있다.
(D) 실록산계 화합물
본 발명의 일 구체예에 따른 실록산계 화합물은 상기 올레핀계 고무질 중합체, 탈크, 산화아연, 은계 화합물 등과 함께 적용되어, 상기 폴리프로필렌 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 내화학성, 내충격성, 강성 등의 저하 없이, 내스크래치성, 항균성, 경량성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 실록산계 화합물을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 실록산계 화합물은 폴리(디메틸실록산), 폴리(디에틸실록산), 폴리(디프로필실록산), 폴리(디부틸실록산), 폴리(디페닐실록산), 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 실록산계 화합물은 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 200,000 내지 650,000 g/mol, 예를 들면 250,000 내지 600,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 실록산계 화합물은 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 8 중량부, 예를 들면 2 내지 7 중량부, 구체적으로 2 내지 4 중량부로 포함될 수 있다. 상기 실록산계 화합물의 함량이 1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성 등이 저하될 우려가 있고, 8 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내충격성, 강성 등이 저하될 우려가 있다.
(E) 산화아연
본 발명의 일 구체예에 따른 산화아연은 상기 올레핀계 고무질 중합체, 탈크, 실록산계 화합물, 산화아연 등과 함께 적용되어, 상기 폴리프로필렌 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 내화학성, 내충격성, 강성 등의 저하 없이, 항균성, 내스크래치성, 경량성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 산화아연을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 입도분석기(Beckman Coulter社 Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS I3 320 장비)로 측정한 평균 입자 크기(D50)가 0.1 내지 2 ㎛, 예를 들면 0.5 내지 1.5 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 항균성, 강성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 산화아연은 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 6 중량부, 예를 들면 1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 산화아연의 함량이 1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항균성 등이 저하될 우려가 있고, 6 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있다.
(F) 은(Ag)계 화합물
본 발명의 일 구체예에 따른 은계 화합물은 상기 올레핀계 고무질 중합체, 탈크, 실록산계 화합물, 산화아연 등과 함께 적용되어, 상기 폴리프로필렌 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 내화학성, 내충격성, 강성 등의 저하 없이, 항균성, 내스크래치성, 경량성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것이다. 상기 은계 화합물은 항균제로서, 은 성분을 포함하는 화합물이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 금속 은, 산화 은, 할로겐화 은, 은 이온을 함유하는 담지체, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 이들 중, 은 이온을 함유하는 담지체를 사용할 수 있다. 상기 담지체로는, 제올라이트, 실리카겔, 인산칼슘, 인산지르코늄, 인산-소듐-지르코늄, 인산-소듐-수소-지르코늄 등을 들 수 있다. 상기 담지체는 다공질 구조인 것이 바람직하다. 다공질 구조의 담지체는, 은 성분을 그 내부에까지 보유할 수 있기 때문에, 은 성분의 함유량을 많게 할 수 있을 뿐만 아니라, 은 성분의 지속 성능(유지 성능)이 향상된다. 구체적으로, 상기 은계 화합물로는 은 소듐 수소 지르코늄 포스페이트(silver sodium hydrogen zirconium phosphate) 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 은계 화합물은 입도분석기(Beckman Coulter社, Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS 13 320 장비)를 사용하여 측정한 평균 입자 크기(D50)가 15 ㎛ 이하, 예를 들면 0.1 내지 12 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 항균성, 내스크래치성, 강성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 은계 화합물은 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 0.05 내지 0.7 중량부, 예를 들면 0.1 내지 0.6 중량부로 포함될 수 있다. 상기 은계 화합물의 함량이 0.05 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항균성 등이 저하될 우려가 있고, 0.7 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 실록산계 화합물 및 상기 산화아연과 은계 화합물의 합의 중량비(실록산계 화합물:산화아연+은계 화합물)는 1 : 0.3 내지 1 : 3, 예를 들면 1 : 0.4 내지 1 : 2일 수 있다. 상기 중량비(실록산계 화합물:산화아연+은계 화합물)가 1 : 0.3 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 항균성 등이 저하될 우려가 있고, 1 : 3을 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 산화아연 및 상기 은계 화합물의 중량비(산화아연:은계 화합물)는 1 : 0.02 내지 1 : 0.3, 예를 들면 1 : 0.03 내지 1 : 0.2일 수 있다. 상기 중량비(산화아연:은계 화합물)가 1 : 0.02 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성, 항균성 등이 저하될 우려가 있고, 1 : 0.3을 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 내스크래치성 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, 난연제, 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 폴리프로필렌 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 ASTM D792 방법으로 측정한 부피 밀도가 0.99 내지 1.08 g/cm3, 예를 들면 1 내지 1.06 g/cm3일 수 있다. 상기 부피 밀도가 상기 범위를 벗어날 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 경량성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 황색포도상구균, 대장균, 고초균, 녹농균, 살모넬라균, 폐렴균, MRSA(Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus) 등 다양한 세균에 대해 항균 효과가 있는 것으로서, JIS Z 2801 항균 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 황색포도상구균 및 대장균을 접종하고, 35℃, RH 90% 조건에서 24시간 배양 후, 하기 식 1에 따라 산출한 항균 활성치가 각각 독립적으로 2 내지 7, 예를 들면 2.2 내지 6.5, 구체적으로 3 내지 6.2일 수 있다.
[식 1]
항균 활성치 = log(M1/M2)
상기 식 1에서, M1은 블랭크(blank) 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이고, M2는 열가소성 수지 조성물 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이다.
여기서, "블랭크 시편"은 시험 시편(열가소성 수지 조성물 시편)의 대조 시편이다. 구체적으로, 접종한 세균이 정상적으로 성장되었는지 확인하기 위해서 빈 페트리 디쉬(petri dish) 위에 세균을 접종한 뒤에 시험 시편과 동일하게 24시간 배양시킨 것으로서, 배양된 세균의 개수를 비교하여 시험 시편의 항균 성능을 판단한다. 또한, "세균 수"는 각 시편에 균을 접종한 뒤 24시간 배향 후, 접종한 균액을 회수하여 묽히는 과정을 거치고, 다시 배양 접시에서 콜로니로 성장시켜 셀 수 있다. 콜로니의 성장이 너무 많아 세기 어려울 때는 구획을 나눠서 센 후, 실제 개수로 변환시킬 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 24 내지 40 kgf·cm/cm, 예를 들면 25 내지 35 kgf·cm/cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 2에 따라 산출한 스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*)가 1.2 이하, 예를 들면 0.1 내지 1.2일 수 있다.
[식 2]
스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*) = L1 * - L0 *
상기 식 2에서, L0 *는 색차계를 사용하여 측정한 150 mm × 150 mm × 3 mm 크기 사출 시편의 초기 L* 값(흑색도)이고, L1 *는 ASTM E643-09(Erichen 법)에 의거하여, 상기 사출 시편 표면에 1 mm 두께의 경화 스틸 팁(hardened steel tip)을 이용하여 하중 10 N, 1,000 mm/min 속도 및 2 mm 간격 조건으로 격자무늬의 스크래치를 가한 뒤, 색차계를 사용하여 측정한 스크래치가 가해진 시편의 L* 값(흑색도)이다.
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 내화학성, 강성 외에도, 항균성, 내충격성, 내스크래치성, 경량성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 자동차 내/외장재, 전기전자제품 내/외장재, 건축용 자재 등으로 유용하며, 특히, 자동차 내장재로 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) 폴리프로필렌 수지
에틸렌-프로필렌 블록 공중합체(제조사: 롯데케미칼, 제품명: JSS-370N, 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI): 30 g/10분)를 사용하였다.
(B) 올레핀계 고무질 중합체
에틸렌-부텐 고무(EBR, 제조사: LG화학, 제품명: LC565, 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI): 5 g/10분)을 사용하였다.
(C) 탈크
(C1) 탈크(제조사: 코츠, 제품명: KCM6300, 평균 입경: 4 ㎛)를 사용하였다.
(C2) 탈크(제조사: 코츠, 제품명: KC5000, 평균 입경: 1 ㎛)를 사용하였다.
(C3) 탈크(제조사: 코츠, 제품명: NCNAP400, 평균 입경: 12 ㎛)를 사용하였다.
(D) 실록산계 화합물
폴리디메틸실록산(제조사: 다우 코닝, 제품명: MB50)을 사용하였다.
(E) 산화아연
산화아연(제조사: 한일화학, 제품명: KS-1, 평균 입자 크기: 1 ㎛)을 사용하였다.
(F) 은계 화합물
은 포스페이트 글라스(silver phosphate glass, 제조사: Fuji Chemical Industries, LTD., 제품명: BM-102SD, 평균 입자 크기: 10 ㎛)을 사용하였다.
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 14
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) 부피 밀도(단위: g/cm3): ASTM D792에 의거하여, 10 mm × 130 mm × 4 mm 크기 시편의 부피 밀도를 측정하였다.
(2) 항균 활성치: JIS Z 2801 항균 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 황색포도상구균 및 대장균을 접종하고, 35℃, RH 90% 조건에서 24시간 배양 후, 하기 식 1에 따라 산출하였다.
[식 1]
항균 활성치 = log(M1/M2)
상기 식 1에서, M1은 블랭크(blank) 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이고, M2는 열가소성 수지 조성물 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이다.
(3) 내충격성 평가: ASTM D256에 의거하여, 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm)를 측정하였다.
(4) 내스크래치성 평가: 하기 식 2에 따라 스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*)를 산출하였다.
[식 2]
스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*) = L1 * - L0 *
상기 식 2에서, L0 *는 색차계를 사용하여 측정한 150 mm × 150 mm × 3 mm 크기 사출 시편의 초기 L* 값(흑색도)이고, L1 *는 ASTM E643-09(Erichen 법)에 의거하여, 상기 사출 시편 표면에 1 mm 두께의 경화 스틸 팁(hardened steel tip)을 이용하여 하중 10 N, 1,000 mm/min 속도 및 2 mm 간격 조건으로 격자무늬의 스크래치를 가한 뒤, 색차계를 사용하여 측정한 스크래치가 가해진 시편의 L* 값(흑색도)이다.
| 실시예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| (B) (중량부) | 20 | 25 | 30 | 25 | 25 | 25 | |
| (C1) (중량부) | 30 | 30 | 30 | 25 | 35 | - | |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - | - | 30 | |
| (C3) (중량부) | - | - | - | - | - | - | |
| (D) (중량부) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| (E) (중량부) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| (F) (중량부) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
| 부피 밀도(g/cm3) | 1.06 | 1.04 | 1.03 | 1.00 | 1.06 | 1.04 | |
| 항균 활성치 | 포도상구균 | 4.6 | 4.6 | 4.1 | 4.1 | 4.6 | 4.6 |
| 대장균 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 25 | 27 | 31 | 28 | 25 | 28 | |
| 스크래치 시험 전후 L* 값 차이 (ΔL*) | 1.0 | 1.1 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 1.2 | |
| 실시예 | |||||||
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| (B) (중량부) | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| (C1) (중량부) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - | - | - | |
| (C3) (중량부) | - | - | - | - | - | - | |
| (D) (중량부) | 2 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| (E) (중량부) | 3 | 3 | 1 | 5 | 3 | 3 | |
| (F) (중량부) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.6 | |
| 부피 밀도(g/cm3) | 1.04 | 1.04 | 1.04 | 1.06 | 1.04 | 1.04 | |
| 항균 활성치 | 포도상구균 | 4.6 | 4.6 | 2.2 | 4.6 | 2.3 | 4.6 |
| 대장균 | 6.1 | 6.1 | 3.5 | 6.1 | 3.2 | 6.1 | |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 26 | 27 | 27 | 25 | 28 | 25 | |
| 스크래치 시험 전후 L* 값 차이 (ΔL*) | 1.2 | 0.8 | 1.1 | 1.2 | 1.0 | 1.2 | |
| 비교예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| (B) (중량부) | 10 | 40 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| (C1) (중량부) | 30 | 30 | 45 | - | 30 | 30 | 30 | |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | |
| (C3) (중량부) | - | - | - | 30 | - | - | - | |
| (D) (중량부) | 3 | 3 | 3 | 3 | 0.5 | 10 | 3 | |
| (E) (중량부) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 0.5 | |
| (F) (중량부) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
| 부피 밀도(g/cm3) | 1.07 | 1.03 | 1.10 | 1.04 | 1.04 | 1.04 | 1.03 | |
| 항균 활성치 | 포도상구균 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 1.6 |
| 대장균 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 2.5 | |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 16 | 38 | 20 | 25 | 26 | 22 | 28 | |
| 스크래치 시험 전후 L* 값 차이 (ΔL*) | 1.2 | 1.7 | 2.1 | 1.9 | 3.1 | 0.9 | 1.2 | |
| 비교예 | ||||||||
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | ||
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| (B) (중량부) | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| (C1) (중량부) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | |
| (C3) (중량부) | - | - | - | - | - | - | - | |
| (D) (중량부) | 3 | 3 | 3 | 5 | 1 | 3 | 3 | |
| (E) (중량부) | 8 | 3 | 3 | 1 | 6 | 6 | 1 | |
| (F) (중량부) | 0.2 | 0.02 | 0.9 | 0.05 | 0.7 | 0.05 | 0.7 | |
| 부피 밀도(g/cm3) | 1.06 | 1.04 | 1.04 | 1.04 | 1.06 | 1.06 | 1.04 | |
| 항균 활성치 | 포도상구균 | 4.6 | 1.8 | 4.6 | 0.8 | 4.6 | 3.2 | 2.8 |
| 대장균 | 6.1 | 3.2 | 6.1 | 1.0 | 6.1 | 4.3 | 4.0 | |
| 노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) | 24 | 27 | 25 | 28 | 24 | 26 | 27 | |
| 스크래치 시험 전후 L* 값 차이 (ΔL*) | 1.9 | 1.1 | 1.5 | 1.0 | 2.8 | 1.7 | 1.5 | |
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 항균성(항균 활성치), 내충격성(노치 아이조드 충격강도), 내스크래치성(스크래치 시험 전후 L* 값 차이), 경량성(부피 밀도), 이들의 물성 발란스 등이 우수함을 알 수 있다.
반면, 본 발명의 올레핀계 고무질 중합체를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 1), 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 함량 범위보다 초과하여 적용할 경우(비교예 2), 내스크래치성 등이 저하됨을 알 수 있다. 본 발명의 탈크를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우, 수축률, 외관 특성 등이 저하됨을 확인하였고, 본 발명의 함량 범위보다 초과하여 적용할 경우(비교예 3), 내충격성, 내스크래치성, 경량성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 본 발명의 탈크 대신에, 평균 입경이 본 발명의 범위 미만인 탈크를 적용할 경우, 강성, 생산성 등이 저하됨을 확인하였고, 평균 입경이 본 발명의 범위 초과인 탈크 (C3)를 적용할 경우(비교예 4), 내스크래치성 등이 저하됨을 알 수 있다. 본 발명의 실록산계 화합물을 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 5), 내스크래치성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 함량 범위보다 초과하여 적용할 경우(비교예 6), 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있다. 본 발명의 산화아연을 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 7), 항균성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 함량 범위보다 초과하여 적용할 경우(비교예 8), 내스크래치성 등이 저하됨을 알 수 있다. 본 발명의 은계 화합물을 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 9), 항균성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 함량 범위보다 초과하여 적용할 경우(비교예 10), 내스크래치성 등이 저하됨을 알 수 있다.
또한, 실록산계 화합물, 산화아연 및 은계 화합물의 함량이 본 발명의 범위에 포함되더라도, 실록산계 화합물 및 산화아연과 은계 화합물의 합의 중량비(D:E+F)가 본 발명의 범위 미만(1 : 0.21)일 경우(비교예 11), 항균성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 범위를 초과(1 : 6.7)할 경우(비교예 12), 내스크래치성 등이 저하됨을 알 수 있다. 또한, 산화아연 및 은계 화합물의 함량이 본 발명의 범위에 포함되더라도, 산화아연 및 은계 화합물의 중량비(E:F)가 범위 미만(1 : 0.008)일 경우(비교예 13), 내스크래치성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 범위를 초과(1 : 0.7)할 경우(비교예 14), 내스크래치성 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 (11)
- 폴리프로필렌 수지 100 중량부;
올레핀계 고무질 중합체 15 내지 35 중량부;
평균 입경이 0.5 내지 10 ㎛인 탈크 20 내지 40 중량부;
실록산계 화합물 1 내지 8 중량부;
산화아연 1 내지 6 중량부; 및
은(Ag)계 화합물 0.05 내지 0.7 중량부;를 포함하며,
상기 실록산계 화합물 및 상기 산화아연과 은계 화합물의 합의 중량비(실록산계 화합물:산화아연+은계 화합물)는 1 : 0.3 내지 1 : 3이고,
상기 산화아연 및 상기 은계 화합물의 중량비(산화아연:은계 화합물)는 1 : 0.02 내지 1 : 0.3이며,
ASTM D792 방법으로 측정한 부피 밀도가 0.99 내지 1.08 g/cm3인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(MI)가 5 내지 80 g/10분인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제3항에 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.
- 제1항에 있어서, 상기 올레핀계 고무질 중합체는 에틸렌-α-올레핀 고무질 중합체 및 에틸렌-프로필렌-디엔단량체 삼원공중합체 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 은계 화합물은 금속 은, 산화 은, 할로겐화 은 및 은 이온을 함유하는 담지체 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 JIS Z 2801 항균 평가법에 의거하여, 5 cm × 5 cm 크기 시편에 황색포도상구균 및 대장균을 접종하고, 35℃, RH 90% 조건에서 24시간 배양 후, 하기 식 1에 따라 산출한 항균 활성치가 각각 2 내지 7인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 1]
항균 활성치 = log(M1/M2)
상기 식 1에서, M1은 블랭크(blank) 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이고, M2는 열가소성 수지 조성물 시편에 대한 24시간 배양 후 세균 수이다.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 24 내지 40 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 하기 식 2에 따라 산출한 스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*)가 1.2 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물:
[식 2]
스크래치 시험 전후 L* 값 차이(ΔL*) = L1 * - L0 *
상기 식 2에서, L0 *는 색차계를 사용하여 측정한 150 mm × 150 mm × 3 mm 크기 사출 시편의 초기 L* 값이고, L1 *는 ASTM E643-09에 의거하여, 상기 사출 시편 표면에 1 mm 두께의 경화 스틸 팁을 이용하여 하중 10 N, 1,000 mm/min 속도 및 2 mm 간격 조건으로 격자무늬의 스크래치를 가한 뒤, 색차계를 사용하여 측정한 스크래치가 가해진 시편의 L* 값이다.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
- 제10항에 있어서, 상기 성형품은 자동차용 내장재인 것을 특징으로 하는 성형품.
Priority Applications (2)
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| KR1020210040895A KR20220135358A (ko) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 |
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