KR20230007831A - 고강성 저선팽창 특성의 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 포함하는 경량화된 자동차 부품 - Google Patents
고강성 저선팽창 특성의 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 포함하는 경량화된 자동차 부품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형체에 관한 것이다. 구체적으로 상기 열가소성 수지 조성물은 13C-NMR 법에 의한 아이소택틱 펜타드 분율이 96% 이상인 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 탄성체, 평균 입경이 0.1㎛ 내지 5㎛인 무기 충전재 및 상용화제를 포함하고, 굴곡 탄성률이 2,500 MPa 이상, 선팽창계수가 60 ㎛/m·℃ 이하인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형체에 관한 것이다.
국제 환경 규제 강화 및 연비 규제 강화 추세와 에너지 자원의 가격 상승으로 자동차 소재 및 부품 개발 동기도 단순한 연비 향상뿐만 아니라 환경규제에 따른 경쟁력 향상을 위한 새로운 기술개발이 절실히 요구된다.
자동차 연비 향상의 유력한 방안은 경량화 기술이다. 경량화를 통해 엔진 효율을 높이고 자동차의 성능을 극대화시켜 연비의 향상을 기대할 수 있다.
자동차의 경량화는 크게 중공소재를 사용한 소재의 경량화, 발포를 통한 소재의 경량화, 부품 박육화를 통한 소재의 경량화로 나뉜다.
박육화를 통한 소재의 경량화는 일반적으로 장섬유, 탄소섬유 등의 고강성 무기충진제를 사용하여 부품의 물성을 유지하며 박육화가 진행된다. 다만, 이와 같은 방법은 성형성이 좋지 않아 부품 성형시 외관이 고르지 못하고, 종횡 방향의 치수 안정성에 문제가 발생할 수 있다.
이를 해결할 수 있는 방안으로 고유동성의 수지와 고강성의 무기충진제를 적용한 복합 폴리프로필렌을 상정할 수 있다. 다만, 상기 복합 폴리프로필렌은 사출 흐름성이 너무 높거나 너무 낮으면 플로우 마크(Flow mark)가 생길 수 있고, 적절한 무기충진제를 사용하지 않으면 박막의 부품을 제조할 수 없다. 특히, 베이스 수지인 폴리프로필렌은 사출 성형시 용융, 성형, 냉각 단계를 거쳐 결정화되는데 폴리프로필렌의 높은 수축율, 선팽창계수에 의해 치수 안정성이 문제가 생길 가능성이 크다.
본 발명은 박막 부품 성형을 통한 자동차 외장재의 경량화를 실현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 강성 등의 기계적 물성이 우수하고, 동시에 치수 안정성이 좋은 성형품을 제조할 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물은 13C-NMR 법에 의한 아이소택틱 펜타드 분율이 96% 이상인 폴리프로필렌계 수지, 2종 이상의 열가소성 탄성체, 평균 입경이 0.1㎛ 내지 5㎛인 무기 충전재 및 상용화제를 포함하고, 굴곡 탄성률(Flexural modulus, FM)이 2,500 MPa 이상이고, 선팽창계수(Coefficient of linear thermal expansion, CLTE)가 60 ㎛/m·℃ 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 30g/10min 내지 150g/10min인 것일 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 호모-폴리프로필렌, 프로필렌과 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 다분산지수(Polydispersity index, PDI)가 5 미만인 것일 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 에틸렌과 탄소수 3 내지 8의 α-올레핀이 공중합된 고무, 스티렌-올레핀계 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 용융지수(190℃, 2.16kgf)가 1g/10min 내지 5g/min인 것일 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 고유점도가 0.5dl/g 내지 1.0dl/g인 제1 탄성체; 및 고유점도가 1.5dl/g 내지 2.0dl/g인 제2 탄성체를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 상기 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 1 : 0.5 ~ 1 : 2의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 탄성체는 에틸렌-옥텐 공중합체 고무를 포함할 수 있다.
상기 제2 탄성체는 에틸렌-부텐 공중합체 고무를 포함할 수 있다.
상기 무기 충전재는 탈크, 운도, 탄산칼슘, 규회석, 클레이, 황산마그네슘, 위스커 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기 충전재는 유기 실란계 커플링제로 표면 처리된 것일 수 있다.
상기 상용화제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(Styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer, SEBS copolymer)를 포함할 수 있다.
상기 상용화제는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 2g/10min 내지 6g/10min인 것일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 폴리프로필렌계 수지 50중량% 내지 80중량%, 상기 열가소성 탄성체 1중량% 내지 20중량%, 상기 무기 충전재 1중량% 내지 30중량% 및 상용화제 1중량% 내지 5중량%를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 35g/10min 내지 50g/10min인 것일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 산화방지제, 자외선 흡수제, 핵제, 커플링제, 분산제, 광 안정제, 가공윤활제, 슬립제, 대전방지제, 무기안료 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형체는 상기 열가소성 수지 조성물을 포함할 수 있다.
상기 성형체는 사이드실 몰딩(Side sill molding), 도어 몰딩(Door molding), 휀더 몰딩(Fender molding), 쿼터 글래스 몰딩(Quarter glass molding), 루프랙(Roof rack), 사이드 아우터 가니시(Side outer garnish), 루프 몰딩 가니시(Roof molding garnish), 백판넬 몰딩(Back pannel molding), 테일게이트 가니시(Tail gate garnish) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 자동차용 외장재일 수 있다.
본 발명에 따르면 자동차 외장재를 경량화하여 자동차의 성능을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 강성 등의 기계적 물성이 우수하고, 동시에 치수 안정성이 좋은 성형품을 제조할 수 있는 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 실시예1에 따른 시편의 선팽창계수를 측정한 결과이다.
도 2는 비교예1에 따른 시편의 선팽창계수를 측정한 결과이다.
도 3은 실시예1에 따른 시편의 분산성을 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM)으로 분석한 결과이다.
도 4는 비교예1에 따른 시편의 분산성을 주사전자현미경(SEM)으로 분석한 결과이다.
도 2는 비교예1에 따른 시편의 선팽창계수를 측정한 결과이다.
도 3은 실시예1에 따른 시편의 분산성을 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM)으로 분석한 결과이다.
도 4는 비교예1에 따른 시편의 분산성을 주사전자현미경(SEM)으로 분석한 결과이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 발명에 따른 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물은 베이스 수지인 고결정성의 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 탄성체, 무기 충전재 및 상용화제를 포함한다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 호모-폴리프로필렌, 프로필렌과 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀 단량체는 예를 들어, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐 및 1-데센 등을 들 수 있다. 구체적으로, 상기 프로필렌과 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀 단량체의 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체일 수 있다. 또한, 상기 프로필렌과 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀 단량체의 공중합체는 교호 공중합체(Alternating copolymer), 블록 공중합체(Block copolymer) 또는 랜덤 공중합체(Random copolymer)일 수 있다. 또한, 상기 프로필렌과 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀 단량체의 공중합체는 약 50중량% 이상의 프로필렌 반복단위를 포함할 수 있다. 구체적으로, 약 50중량% 이상 약 90중량% 이하의 프로필렌 반복단위를 포함할 수 있다. 상기 공중합체는 상대적으로 높은 함량의 프로필렌을 포함하기 때문에 결정성이 높고, 그에 따라 열가소성 수지 조성물로 제조한 성형체의 강성을 향상시킬 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 13C-NMR 법에 의한 아이소택틱 펜타드 분율이 96% 이상인 것일 수 있다. 상기 아이소택틱 펜타드 분율의 상한값은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 99% 이하일 수 있다. 본 명세서에서 "13C-NMR 법에 의한 아이소택틱 펜타드 분율"은 13C-NMR을 사용하여 측정한 분자쇄 중의 펜타드 단위에서의 아이소택틱 연쇄의 존재 비율을 의미하는 것으로써, 프로필렌 모노머 단위가 5개 연속하여 메소 결합한 연쇄의 중심에 있는 프로필렌 모노머 단위의 분율을 말한다. 상기 범위의 펜타드 분율을 갖는 폴리프로필렌계 수지를 사용할 때, 성형체의 기계적 강도 및 내충격성을 높일 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 30g/10min 내지 150g/10min인 것일 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지의 용융지수가 상기 범위에 속할 때, 성형체의 성형성, 외관 특성 및 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리프로필렌계 수지의 용융지수가 상기 범위 미만이면 사출 성형시 열가소성 수지 조성물의 흐름성이 저하되어 가공성이 떨어질 수 있고, 상기 범위를 초과하면 성형체의 강성 및 내충격성의 균형이 깨질 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 다분산지수(Polydispersity index, PDI)가 5 미만인 것일 수 있다. 상기 다분산지수의 하한값은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 1 초과일 수 있다. 상기 다분산지수가 상기 범위에 속할 때, 열가소성 수지 조성물로 제조한 성형체의 기계적 물성을 높일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 폴리프로필렌계 수지를 50중량% 내지 80중량%로 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지의 함량이 50중량% 미만이면 열가소성 수지 조성물로 제조한 성형체의 굴곡 탄성률 등의 기계적 물성이 떨어질 수 있고, 80중량%를 초과하면 충격 강도 등이 떨어질 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 성형체의 충격 강도, 내열성, 성형성을 높이기 위한 구성이다.
상기 열가소성 탄성체는 에틸렌과 탄소수 3 내지 8의 α-올레핀이 공중합된 고무, 스티렌-올레핀계 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 탄성체는 교호 공중합체(Alternating copolymer), 블록 공중합체(Block copolymer) 또는 랜덤 공중합체(Random copolymer)일 수 있다.
상기 에틸렌과 탄소수 3 내지 8의 α-올레핀이 공중합된 고무는 α-올레핀을 20중량% 내지 50중량%로 포함할 수 있다.
상기 탄소수 3 내지 8의 α-올레핀은 1-프로펜, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 스티렌-올레핀계 고무는 스티렌-에틸렌 공중합체, 스티렌-부틸렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체, 스티렌-부틸렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 용융지수(190℃, 2.16kgf)가 1g/10min 내지 5g/min인 것일 수 있다. 상기 용융지수가 1g/10min 미만이면 열가소성 탄성체가 흐름성이 좋지 않아 열가소성 수지 조성물 내에서 분산이 잘 안 될 수 있고, 상기 범위를 초과하면 성형체의 내충격성이 나빠질 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 고유점도와 단량체의 종류가 서로 다른 2종의 탄성체를 조합한 것일 수 있다. 구체적으로 상기 열가소성 탄성체는 고유점도가 0.5dl/g 내지 1.0dl/g이고 에틸렌-옥텐 공중합체 고무를 포함하는 제1 탄성체 및 고유점도가 1.5dl/g 내지 2.0dl/g이고 에틸렌-부텐 공중합체 고무를 포함하는 제2 탄성체를 조합한 것일 수 있다. 이때, 상기 열가소성 탄성체는 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 1 : 0.5 ~ 1 : 2의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 열가소성 탄성체로 위와 같은 2종의 탄성체를 조합한 것을 사용할 때, 상기 열가소성 탄성체와 베이스 수지인 폴리프로필렌계 수지의 상용성이 증가하여 상기 열가소성 탄성체가 상기 폴리프로필렌계 수지가 형성하는 매트릭스 내에서 고르게 분산될 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 열가소성 탄성체를 1중량% 내지 20중량%로 포함할 수 있다. 상기 열가소성 탄성체의 함량이 상기 범위 미만이면 성형체의 충격 강도가 떨어질 수 있고, 상기 범위를 초과하면 연성이 높아져 굴곡 탄성률 등의 기계적 물성이 떨어질 수 있다.
상기 무기 충전재는 성형체를 경량화하고, 기계적 강성, 내충격성 및 치수 안정성을 향상시키기 위한 구성이다.
상기 무기 충전재는 탈크, 운도, 탄산칼슘, 규회석, 클레이, 황산마그네슘, 위스커 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기 충전재는 유기 실란계 커플링제로 표면 처리된 것일 수 있다. 표면 처리를 통해 개질된 무기 충전재를 사용하여 무기 충전재 간의 응집을 막고, 다른 성분들과의 호환성을 높여 분산성을 향상시킬 수 있다. 따라서 소량의 무기 충전재로도 성형체의 강성, 내충격성 등을 향상시킬 수 있다.
상기 유기 실란계 커플링제는 γ-글리시독시 프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 에틸트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐-트리스(2-메톡시 에톡시) 실란, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필디메톡시실란, γ-메르캅토 프로필 트리메톡시실란, γ-클로로 프로필트리메톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기 충전재는 평균 입경이 0.1㎛ 내지 5㎛인 것일 수 있다. 상기 평균 입경이 상기 범위 미만이면 폴리프로필렌계 수지와 무기 충전재의 상용성이 떨어질 수 있고, 그에 따라 미세 분산이 어려워 상기 무기 충전재가 뭉치는 문제가 생길 수 있다. 한편, 상기 평균 입경이 상기 범위를 초과하면 성형체의 강성 및 충격 강도가 떨어질 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 무기 충전재를 1중량% 내지 30중량%로 포함할 수 있다. 상기 무기 충전재의 함량이 상기 범위 미만이면 성형체의 굴곡 탄성률이 떨어질 수 있고, 상기 범위를 초과하면 성형체의 경량성, 가공성, 외관 특성이 떨어질 수 있다.
상기 상용화제는 전술한 각 성분들 간의 상용성을 개선하기 위한 구성이다.
상기 상용화제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(Styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer, SEBS copolymer)를 포함할 수 있다.
상기 상용화제는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 2g/10min 내지 6g/10min인 것일 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 상용화제를 1중량% 내지 5중량%로 포함할 수 있다. 상기 상용화제의 함량이 상기 범위 미만이면 상용성 개선의 효과를 얻기 어려울 수 있고, 상기 범위를 초과하면 성형체의 충격 강도가 떨어질 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 산화방지제, 자외선 흡수제, 핵제, 커플링제, 분산제, 광 안정제, 가공윤활제, 슬립제, 대전방지제, 무기안료 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 0.1중량% 내지 6중량%일 수 있다.
상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제, 티오디프로피오네이트(Thiodipropionate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 슬립제는 상기 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형체의 표면에 슬립성을 부여하여 내스크래치성을 개선하는 구성이다. 상기 슬립제는 실록산계 슬립제, 아마이드계 슬립제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 대전방지제는 마찰에 의한 정전기를 감소시키고, 상기 첨가제의 투입이 균일하게 이루어질 수 있도록 하는 구성이다. 상기 대전방지제는 저분자형 대전 방지제, 고분자형 대전방지제, 전도성 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조한 성형체를 제공한다. 상기 성형체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 사출, 압출 등의 다양한 방법으로 제조할 수 있다.
상기 성형체는 사이드실 몰딩(Side sill molding), 도어 몰딩(Door molding), 휀더 몰딩(Fender molding), 쿼터 글래스 몰딩(Quarter glass molding), 루프랙(Roof rack), 사이드 아우터 가니시(Side outer garnish), 루프 몰딩 가니시(Roof molding garnish), 백판넬 몰딩(Back pannel molding), 테일게이트 가니시(Tail gate garnish) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 자동차용 외장재일 수 있다.
또한, 상기 성형체는 두께가 얇아 외장재의 경량화에 유리하고, 동시에 기계적 강성, 내충격성, 치수 안정성이 우수하다. 예를 들어, 상기 성형체는 약 2.5㎜ 미만, 또는 2.0㎜ 내지 2.2㎜의 두께에서도 우수한 기계적 강도 및 내충격성을 보일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예1, 실시예2 및 비교예1 내지 비교예3
하기 표 1과 같은 조성으로 각 성분을 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 얻었다. 구체적으로 각 성분을 슈퍼 믹서 또는 리본 믹서를 사용하여 혼련하였다. 온도 180℃ 내지 220℃, 압출기 스크류 속도 240 rpm, 호퍼 투입 속도 700 rpm으로 설정된 이축 압출기(제조사: SM, 직경: 45 mm)를 사용하여 수냉식 냉각을 통해 펠렛을 제조하였다. 상기 펠렛을 220℃로 설정된 사출성형기(제조사: 니카타, 형체력 180 ton)를 사용하여 일정 형상을 갖는 시편으로 성형하였다.
| 성분 | 조성[중량%] | ||||
| 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 폴리프로필렌계 수지A1 | 55 | 57 | - | 55 | - |
| 폴리프로필렌계 수지A2 | - | - | 55 | - | 55 |
| 열가소성 탄성체B1 | 10 | 7 | - | 10 | - |
| 열가소성 탄성체B2 | 5 | 8 | - | 10 | - |
| 열가소성 탄성체B3 | - | - | 20 | - | 20 |
| 무기 충전재C1 | 25 | 25 | - | - | 25 |
| 무기 충전재C2 | - | - | 25 | 25 | - |
| 상용화제 | 5 | 3 | - | - | - |
상기 폴리프로필렌계 수지A1은 13C-NMR 법에 의한 아이소택틱 펜타드 분율이 96% 이상이고, 용융지수가 약 100g/10min이며, 다분산지수(PDI)가 5 미만인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체이다.
상기 폴리프로필렌계 수지A2는 용융지수가 약 30g/10min이며, 다분산지수(PDI)가 7 미만인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체이다.
상기 열가소성 탄성체B1은 고유점도가 약 0.9dl/g인 에틸렌-옥텐 랜덤 공중합체이다.
상기 열가소성 탄성체B2는 고유점도가 약 1.8dl/g인 에틸렌-부텐 랜덤 공중합체이다.
상기 열가소성 탄성체B3는 고유점도가 약 1.0dl/g인 에틸렌-부텐 랜덤 공중합체이다.
상기 무기 충전재C1은 유기 실란계 커플링제로 표면 처리되고, 평균 입경이 약 1.0㎛인 탈크이다.
상기 무기 충전재C2는 평균 입경이 약 10㎛인 탈크이다.
상기 상용화제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS copolymer)이다.
실험예
상기 실시예1, 실시예2 및 비교예1 내지 비교예3에 따른 성형체에 대한 물성을 하기와 같은 방법 및 조건으로 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같다.
(1) 용융지수: ASTM D1238에 규정한 방법을 따른다. 단, 실린더 온도는 230℃, 하중은 2.16kgf이다.
(2) 굴곡 탄성률: ASTM D790에 규정한 방법을 따른다. 단, 시험편의 크기는 127 x 12.7 x 6.4 mm이며 span 길이는 100 mm, 시험속도는 10 mm/min이다.
(3) 아이조드(Izod) 충격강도: ASTM D256에 규정된 방법을 따른다. 단, 시험편 크기는 63.5 x 12.7 x 6.4 mm이며 노치(Notch)된 시험편을 사용한다.
(4) 열변형온도: ASTM D648에 규정된 방법을 따른다. 단, 시험편 크기는 127 x 12.7 x 6.4 mm이며 응력하중은 0.45 MPa로 한다.
(5) 선팽창계수: ASTM E831에 규정된 방법을 따른다. 단, 시험편 크기는 10 x 12.7 x 3.2 mm이며 시험은 5℃/분으로 승온시켜 -30℃ ~ 30℃ 구간의 선팽창계수를 측정한다.
(6) 분산성: 크기 127 x 12.7 x 6.4 mm 시편을 액화질소에 냉각하여 파단된 단면을 주사전자현미경을 이용하여 육안으로 평가하였다.
| 평가항목 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 용융지수[g/10min] | 38 | 35 | 15 | 30 | 18 |
| 굴곡 탄성률[MPa] | 2,600 | 2,650 | 2,200 | 2,000 | 2,300 |
| Izod 충격강도[J/m](상온) | 350 | 380 | 210 | 230 | 250 |
| 열변형온도[℃] | 130 | 130 | 125 | 120 | 125 |
| 선팽창계수[㎛/m·℃] | 53 | 55 | 72 | 70 | 68 |
또한, 도 1은 실시예1의 선팽창계수를 측정한 결과이고, 도 2는 비교예1의 선팽창계수를 측정한 결과이다.
표 2 및 도 1을 참조하면, 실시예1 및 실시예2는 비교예들에 비해 굴곡 탄성률, 충격강도 및 선팽창계수가 모두 우수함을 알 수 있다. 구체적으로 실시예1 및 실시예2는 용융지수(230℃, 2.16kgf) 35g/10min 이상, 굴곡 탄성률 2,500 MPa 이상 및 선팽창계수 60 ㎛/m·℃ 이하의 뛰어난 물성을 보인다.
한편, 실시예1 및 비교예1의 시편에 대한 분산성 평가 결과는 각각 도 3 및 도 4와 같다. 이를 참조하면, 실시예1가 비교예1에 비해 분산성이 매우 뛰어남을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 실시예를 참조하여 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (19)
13C-NMR 법에 의한 아이소택틱 펜타드 분율이 96% 이상인 폴리프로필렌계 수지;
2종 이상의 열가소성 탄성체;
평균 입경이 0.1㎛ 내지 5㎛인 무기 충전재; 및
상용화제를 포함하고,
굴곡 탄성률(Flexural modulus, FM)이 2,500 MPa 이상이고, 선팽창계수(Coefficient of linear thermal expansion, CLTE)가 60 ㎛/m·℃ 이하인 것을 특징으로 하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
2종 이상의 열가소성 탄성체;
평균 입경이 0.1㎛ 내지 5㎛인 무기 충전재; 및
상용화제를 포함하고,
굴곡 탄성률(Flexural modulus, FM)이 2,500 MPa 이상이고, 선팽창계수(Coefficient of linear thermal expansion, CLTE)가 60 ㎛/m·℃ 이하인 것을 특징으로 하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌계 수지는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 30g/10min 내지 150g/10min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 폴리프로필렌계 수지는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 30g/10min 내지 150g/10min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌계 수지는 호모-폴리프로필렌, 프로필렌과 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 폴리프로필렌계 수지는 호모-폴리프로필렌, 프로필렌과 탄소수 2 및 4 내지 20의 α-올레핀의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌계 수지는 다분산지수(Polydispersity index, PDI)가 5 미만인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 폴리프로필렌계 수지는 다분산지수(Polydispersity index, PDI)가 5 미만인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체는 에틸렌과 탄소수 3 내지 8의 α-올레핀이 공중합된 고무, 스티렌-올레핀계 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 열가소성 탄성체는 에틸렌과 탄소수 3 내지 8의 α-올레핀이 공중합된 고무, 스티렌-올레핀계 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체는 용융지수(190℃, 2.16kgf)가 1g/10min 내지 5g/min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 열가소성 탄성체는 용융지수(190℃, 2.16kgf)가 1g/10min 내지 5g/min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체는
고유점도가 0.5dl/g 내지 1.0dl/g인 제1 탄성체; 및
고유점도가 1.5dl/g 내지 2.0dl/g인 제2 탄성체를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 열가소성 탄성체는
고유점도가 0.5dl/g 내지 1.0dl/g인 제1 탄성체; 및
고유점도가 1.5dl/g 내지 2.0dl/g인 제2 탄성체를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체는 상기 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 1 : 0.5 ~ 1 : 2의 중량비로 포함하는 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 열가소성 탄성체는 상기 제1 탄성체 및 제2 탄성체를 1 : 0.5 ~ 1 : 2의 중량비로 포함하는 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 제1 탄성체는 에틸렌-옥텐 공중합체 고무를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 제1 탄성체는 에틸렌-옥텐 공중합체 고무를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 제2 탄성체는 에틸렌-부텐 공중합체 고무를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 제2 탄성체는 에틸렌-부텐 공중합체 고무를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기 충전재는 탈크, 운도, 탄산칼슘, 규회석, 클레이, 황산마그네슘, 위스커 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 무기 충전재는 탈크, 운도, 탄산칼슘, 규회석, 클레이, 황산마그네슘, 위스커 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기 충전재는 유기 실란계 커플링제로 표면 처리된 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 무기 충전재는 유기 실란계 커플링제로 표면 처리된 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 상용화제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(Styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer, SEBS copolymer)를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 상용화제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(Styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer, SEBS copolymer)를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 상용화제는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 2g/10min 내지 6g/10min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 상용화제는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 2g/10min 내지 6g/10min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌계 수지 50중량% 내지 80중량%;
상기 열가소성 탄성체 1중량% 내지 20중량%;
상기 무기 충전재 1중량% 내지 30중량%; 및
상용화제 1중량% 내지 5중량%를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
상기 폴리프로필렌계 수지 50중량% 내지 80중량%;
상기 열가소성 탄성체 1중량% 내지 20중량%;
상기 무기 충전재 1중량% 내지 30중량%; 및
상용화제 1중량% 내지 5중량%를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
용융지수(230℃, 2.16kgf)가 35g/10min 내지 50g/10min인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
용융지수(230℃, 2.16kgf)가 35g/10min 내지 50g/10min인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
산화방지제, 자외선 흡수제, 핵제, 커플링제, 분산제, 광 안정제, 가공윤활제, 슬립제, 대전방지제, 무기안료 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 첨가제를 더 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
산화방지제, 자외선 흡수제, 핵제, 커플링제, 분산제, 광 안정제, 가공윤활제, 슬립제, 대전방지제, 무기안료 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 첨가제를 더 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형체.
제18항에 있어서,
상기 성형체는 사이드실 몰딩(Side sill molding), 도어 몰딩(Door molding), 휀더 몰딩(Fender molding), 쿼터 글래스 몰딩(Quarter glass molding), 루프랙(Roof rack), 사이드 아우터 가니시(Side outer garnish), 루프 몰딩 가니시(Roof molding garnish), 백판넬 몰딩(Back pannel molding), 테일게이트 가니시(Tail gate garnish) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 자동차용 외장재인 성형체.
상기 성형체는 사이드실 몰딩(Side sill molding), 도어 몰딩(Door molding), 휀더 몰딩(Fender molding), 쿼터 글래스 몰딩(Quarter glass molding), 루프랙(Roof rack), 사이드 아우터 가니시(Side outer garnish), 루프 몰딩 가니시(Roof molding garnish), 백판넬 몰딩(Back pannel molding), 테일게이트 가니시(Tail gate garnish) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 자동차용 외장재인 성형체.
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|---|---|---|---|
| KR1020210088630A KR20230007831A (ko) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 고강성 저선팽창 특성의 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 포함하는 경량화된 자동차 부품 |
| DE102022206843.2A DE102022206843A1 (de) | 2021-07-06 | 2022-07-05 | Polyolefinharzzusammensetzung mit hoher steifigkeit und niedrigem linearen wärmeausdehnungskoeffizienten und gewichtsreduziertes kraftfahrzeugteil aus dieser zusammensetzung |
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