KR20230007832A - 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형체 - Google Patents

고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형체 Download PDF

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이희준
차동은
김현경
권순준
박춘호
정승룡
이혁
채진보
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(주)엘엑스하우시스
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Abstract

본 발명은 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형체에 관한 것이다. 구체적으로 상기 열가소성 수지 조성물은 고결정성 폴리프로필렌 등을 포함하는 폴리프로필렌 복합 수지, 탄성체 및 무기충진제를 포함한다.

Description

고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형체{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE COMPRSING THE SAME}
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.
일본등록특허 제5277785호 일본등록특허 제5636320호
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 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 탄소수가 4 내지 10인 알킬렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%와 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%가 중합된 고결정성 폴리프로필렌(High crystalline polypropylene), 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%와 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%가 중합된 에틸렌-프로필렌 코폴리머(Ethylene-propylene copolymer), 및 에틸렌-프로필렌 고무 20중량% 내지 85중량%와 호모 폴리프로필렌 15중량% 내지 80중량%가 중합된 폴리프로필렌 엘라스토머(Polypropylene elastomer)로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 폴리프로필렌 복합 수지; 에틸렌-α-올레핀을 포함하는 탄성체; 및 무기충진제를 포함하고, 굴곡 탄성율(Flexural modulus, FM)이 2,500 MPa 이상이고, 선팽창계수(Coefficient of linear thermal expansion, CLTE)가 60 ㎛/m·℃ 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 고결정성 폴리프로필렌은 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 90 g/10min 내지 110 g/10min인 것일 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 130 g/10min 내지 150 g/10min인 것일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 엘라스토머는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 10 g/10min 내지 20 g/10min인 것일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 복합 수지는 상기 고결정성 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 폴리프로필렌 엘라스토머를 1~3 : 1~3 : 1의 질량비로 포함하는 것일 수 있다.
상기 탄성체는 에틸렌-부텐-올레핀, 에틸렌-헥센-올레핀, 에틸렌-옥텐-올레핀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄성체는 무니점도(ML1+4, 125℃)가 20 내지 30인 제1 에틸렌-α-올레핀, 무니점도(ML1+4, 125℃)가 10 내지 20인 제2 에틸렌-α-올레핀, 및 무니점도(ML1+4, 125℃)가 1 내지 10인 제3 에틸렌-α-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 무기충진제는 입도 크기가 1 ㎛ 내지 12 ㎛인 판상형의 것일 수 있다.
상기 무기충진제는 탈크, 마이카, 황산마그네슘, 황산바륨, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 글라스버블 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 폴리프로필렌 복합 수지 45중량% 내지 60중량%; 상기 탄성체 15중량% 내지 25중량%; 및 상기 무기충진제 20중량% 내지 30중량%를 포함할 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 열가소성 수지 조성물은 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 35 g/10min 이상인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 성형체는 상기 열가소성 수지 조성물을 포함할 수 있다.
상기 성형체는 인장강도가 17 MPa 이상이고, 열변형온도가 120℃ 이상인 것일 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.
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 폴리프로필렌 복합 수지, 탄성체 및 무기충진제를 포함한다.
상기 폴리프로필렌 복합 수지는 고결정성 폴리프로필렌(High crystalline polypropylene)에 유동성이 높아 성형성이 좋은 에틸렌-프로필렌 코폴리머(Ethylene-propylene copolymer)와 에틸렌 함량이 높은 폴리프로필렌 엘라스토머(Polyproypele elastomer)를 추가하여 성형성을 높이고, 기계적 강성 및 치수 안정성을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
상기 고결정성 폴리프로필렌은 탄소수가 4 내지 10인 알킬렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%와 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%가 중합된 것일 수 있다. 상기 고결정성 폴리프로필렌의 각 성분의 함량이 위와 같을 때, 상기 고결정성 폴리프로필렌의 용융지수(230℃, 2.16kgf)는 90 g/10min 내지 110 g/10min일 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머는 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%와 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%가 중합된 것일 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머의 각 성분의 함량이 위와 같을 때, 상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머의 용융지수(230℃, 2.16kgf)는 130 g/10min 내지 150 g/10min일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 엘라스토머는 에틸렌-프로필렌 고무 20중량% 내지 85중량%와 호모 폴리프로필렌 15중량% 내지 80중량%가 중합된 것일 수 있다. 상기 폴리프로필렌 엘라스토머의 각 성분의 함량이 위와 같을 때, 상기 폴리프로필렌 엘라스토머의 용융지수(230℃, 2.16kgf)는 10 g/10min 내지 20 g/10min일 수 있다. 본 발명은 상기 폴리프로필렌 엘라스토머를 첨가하여 상기 폴리프로필렌 복합 수지와 상기 무기충진제의 상용성을 높임으로써 무기충진제에 의한 충격 보강의 효과를 극대화한 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌 복합 수지는 상기 고결정성 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 폴리프로필렌 엘라스토머를 1~3 : 1~3 : 1의 질량비로 포함하는 것일 수 있다. 각 성분의 질량비가 위와 같을 때, 성형성, 기계적 강성 및 치수 안정성이 고르게 향상될 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 폴리프로필렌 복합 수지를 45중량% 내지 60중량%로 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌 복합 수지의 함량이 45중량% 미만이면 상기 열가고성 수지 조성물을 이용하여 얻은 성형체의 굴곡 탄성률, 인장 강도 등의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 60중량%를 초과하면 충격 강도 등이 떨어질 수 있다.
상기 탄성체는 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 얻은 성형체의 내충격성을 향상시키기 위한 구성이다.
상기 탄성체는 에틸렌과 탄소수 3 내지 12의 α-올레핀의 공중합체인 에틸렌-α-올레핀을 포함할 수 있다. 상기 탄성체의 α-올레핀의 함유량은 상기 탄성체의 전체 중량을 기준으로 10중량% 내지 20중량%일 수 있다. 상기 α-올레핀의 함유량이 10중량% 미만이면 저온에서의 충격 강도 및 내충격성이 떨어질 수 있고, 20중량%를 초과하면 강성이 떨어질 수 있다.
구체적으로 상기 탄성체는 에틸렌-부텐-올레핀, 에틸렌-헥센-올레핀, 에틸렌-옥텐-올레핀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄성체는 무니점도가 서로 다른 2종 이상의 에틸렌-α-올레핀을 조합하여 내충격성과 강성을 균형 있게 향상시킨 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 탄성체는 무니점도(ML1+4, 125℃)가 20 내지 30인 제1 에틸렌-α-올레핀, 무니점도(ML1+4, 125℃)가 10 내지 20인 제2 에틸렌-α-올레핀, 및 무니점도(ML1+4, 125℃)가 1 내지 10인 제3 에틸렌-α-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성체는 상기 제1 에틸렌-α-올레핀과 상기 제2 에틸렌-α-올레핀의 조합 또는 상기 제1 에틸렌-α-올레핀과 상기 제3 에틸렌-α-올레핀의 조합을 포함할 수 있다. 이때, 각 조합의 배합비는 특별히 제한되지 않고, 목적하는 물성에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 에틸렌-α-올레핀과 제2 또는 제3 에틸렌-α-올레핀을 1 : 0.5 ~ 2의 질량비로 혼합할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 탄성체를 15중량% 내지 25중량%로 포함할 수 있다. 상기 탄성체의 함량이 15중량% 미만이면 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 얻은 성형체의 충격 강도가 떨어질 수 있고, 25중량%를 초과하면 연성이 높아져 굴곡 탄성률이 떨어질 수 있다.
상기 무기충진제는 성형체의 경량화를 달성하고, 우수한 기계적 강성, 내충격성 및 치수 안정성을 부여하기 위한 구성이다.
상기 무기충진제는 판상형의 구조, 즉, X축과 Y축의 길이로 나타내어지는 단면적에 비해 Z축 길이(두께)가 작은 박막 형태를 가지는 것으로써, X축과 Y축의 길이 중 길이가 긴 장축 직경이 1㎛ 내지 12㎛인 것일 수 있다. 본 명세서에서 상기 장축 직경을 상기 무기충진제의 입도 크기로 정의한다.
상기 무기충진제는 장축 직경/단축 직경인 종횡비가 2 내지 8인 것일 수 있다. 상기 무기충진제는 상기 범위의 종횡비를 가짐으로써, 우수한 강성 효과와 함께, 이를 포함하는 조성물의 흐름성을 개선하여 성형이 용이하고, 성형품에 우수한 치수안정성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기 필러의 종횡비가 상기 범위 미만이면 강성과 충격 보강 효과가 현저히 감소하고, 상기 범위를 초과하면 성형 시 무기 필러의 분산이 어려워 국부적으로 물성의 차이가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
상기 무기충진제는 탈크, 마이카, 황산마그네슘, 황산바륨, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 글라스버블 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 무기충진제를 20중량% 내지 30중량%로 포함할 수 있다. 상기 무기충진제의 함량이 20중량% 미만이면 성형체의 기계적 강성이 충분히 향상되지 않아 그 형상이 취급 중에 쉽게 변형될 수 있고, 30중량%를 초과하면 성형체의 경량화가 충분치 않고, 상기 열가소성 수지 조성물 내에서의 상기 무기충진제의 분산성이 떨어져 상기 성형체의 내충격성이 저하될 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 35 g/10min 이상일 수 있다. 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물의 용융지수를 위 범위로 조절함으로써, 박막 부품의 성형성을 높인 것을 특징으로 한다.
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 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 내지 실시예4, 비교예1 및 비교예2
하기 표 1과 같은 조성으로 열가소성 수지 조성물을 제조한 뒤, 온도 190℃ 내지 230℃, 압출기 스크류 속도 250 rpm 내지 350 rpm으로 설정된 직경 40 mm, L/D 52의 2축 압출기로 성형체를 제조하였다.
조성 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2
폴리프로필렌1 - - - - 25 20
폴리프로필렌2 13 20 13 20 18 15
폴리프로필렌3 30 20 30 20 - -
폴리프로필렌4 10 10 10 10 - -
탄성체1 10 13 10 13 30 33
탄성체2 10 - 10 - - -
탄성체3 - 10 - 10 - -
무기충진제1 25 25 - - 25 30
무기충진제2 - - 25 25 - -
첨가제 2 2 2 2 2 2
합계[중량%] 100 100 100 100 100 100
위 표 1에서, 각 조성은 다음과 같다.
- 폴리프로필렌1: 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 20 내지 40인 호모 폴리프로필렌
- 폴리프로필렌2: 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 90 내지 110이고, 알킬렌 모노머와 프로필렌 모노머가 중합된 고결정성 폴리프로필렌
- 폴리프로필렌3: 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 130 내지 150이고, 에틸렌 모노머와 프로필렌 모노머가 중합된 에틸렌-프로필렌 코폴리머
- 폴리프로필렌4: 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 10 내지 20이고, 에틸렌-프로필렌 고무와 호모 폴리프로필렌이 중합된 폴리프로필렌 엘라스토머
- 탄성체1: 무니점도(ML1+4, 125℃)가 20 내지 30인 에틸렌-옥텐-올레핀
- 탄성체2: 무니점도(ML1+4, 125℃)가 10 내지 20인 에틸렌-옥텐-올레핀
- 탄성체3: 무니점도(ML1+4, 125℃)가 1 내지 10인 에틸렌-옥텐-올레핀
- 무기충진제1: 판상형이고 입도 크기가 5㎛ 내지 12㎛인 탈크
- 무기충진제2: 판상형이고 입도 크기가 1㎛ 내지 4㎛인 탈크
- 첨가제: 산화방지제
실험예
상기 실시예 및 비교예에 따른 성형체에 대한 물성을 하기 표 2와 같은 방법 및 조건으로 측정하였다.
항목 시험방법 시험조건
용융지수 ASTM D 1238 CYLINDER 230 ℃, LOAD 21.2 N (2.16 kgf)
비중 ASTM D 792 -
신율 ASTM D 638 시편 TYPE 1, 속도 50 ㎜/min
인장강도
굴곡 탄성률 ASTM D 790 시편 127 × 12.7 × 6.4 ㎜, 속도 10 ㎜/min
IZOD 충격강도(23℃) ASTM D 256 시편 63.5 × 12.7 × 6.4 ㎜ (Notched)
IZOD 충격강도(-30℃)
열변형온도 ASTM D 648 응력하중은 0.45 ㎫
선팽창계수 ASTM D 696-79 시험편의 크기 50 × 12.7 × 3.2 ㎜시험은 10℃/분으로 -40℃까지 내려서 15분 유지하고, 1℃/분의 속도로 승온하여 80℃까지 측정 후, -30℃ ~ 60℃ 구간의 선팽창계수를 측정
그 결과는 하기 표 3과 같다.
항목 단위 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2
용융지수 g/10min 38 35 40 37 25 21
비중 g/cm3 1.08 1.10 1.08 1.10 1.08 1.12
신율 % 122 145 130 150 240 265
인장강도 MPa 18.2 17.5 19.5 18.2 16.8 17.2
굴곡 탄성률 MPa 2,510 2,590 2,690 2,650 1,660 1,720
IZOD 충격강도
(23℃)		 J/m 348 379 362 381 392 404
IZOD 충격강도(-30℃) J/m 42 46 45 47 49 50
열변형온도 ℃ 129 129 132 130 112 114
선팽창계수 ㎛/m·℃ 57 56 56 55 55 52
상기 표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 35 g/10min 이상이고, 이를 이용하여 얻은 성형체는 비중이 1.10 g/cm3 이하, 인장강도가 17 MPa 이상, 열변형온도가 120℃ 이상, 굴곡 탄성률이 2,500 MPa 이상, 선팽창계수가 60 ㎛/m·℃ 이하이다. 따라서 본 발명에 따르면 용융지수가 높아 성형성이 좋고, 비중이 낮아 경량화에 유리하며, 얇은 두께의 성형체에 적용되었을 때에도 인장강도, 굴곡 탄성률 등의 기계적 물성, 선팽창계수 등의 치수 안정성이 모두 뛰어난 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
반면에 비교예1 및 비교예2는 용융지수가 낮아 성형성이 떨어지고, 굴곡 탄성률이 너무 낮다.
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 (15)

  1. 탄소수가 4 내지 10인 알킬렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%와 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%가 중합된 고결정성 폴리프로필렌(High crystalline polypropylene), 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%와 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%가 중합된 에틸렌-프로필렌 코폴리머(Ethylene-propylene copolymer), 및 에틸렌-프로필렌 고무 20중량% 내지 85중량%와 호모 폴리프로필렌 15중량% 내지 80중량%가 중합된 폴리프로필렌 엘라스토머(Polypropylene elastomer)로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 폴리프로필렌 복합 수지;
    에틸렌-α-올레핀을 포함하는 탄성체; 및
    무기충진제를 포함하고,
    굴곡 탄성율(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.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고결정성 폴리프로필렌은 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 90 g/10min 내지 110 g/10min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 130 g/10min 내지 150 g/10min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 엘라스토머는 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 10 g/10min 내지 20 g/10min인 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 복합 수지는 상기 고결정성 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 폴리프로필렌 엘라스토머를 1~3 : 1~3 : 1의 질량비로 포함하는 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄성체는 에틸렌-부텐-올레핀, 에틸렌-헥센-올레핀, 에틸렌-옥텐-올레핀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성체는 무니점도(ML1+4, 125℃)가 20 내지 30인 제1 에틸렌-α-올레핀, 무니점도(ML1+4, 125℃)가 10 내지 20인 제2 에틸렌-α-올레핀, 및 무니점도(ML1+4, 125℃)가 1 내지 10인 제3 에틸렌-α-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기충진제는 입도 크기가 1 ㎛ 내지 12 ㎛인 판상형의 것인 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무기충진제는 탈크, 마이카, 황산마그네슘, 황산바륨, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 글라스버블 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 복합 수지 45중량% 내지 60중량%;
    상기 탄성체 15중량% 내지 25중량%; 및
    상기 무기충진제 20중량% 내지 30중량%를 포함하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  11. 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.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 조성물은 용융지수(230℃, 2.16kgf)가 35 g/10min 이상인 것을 특징으로 하는 고강성 저선팽창 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 성형체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 성형체는 인장강도가 17 MPa 이상이고, 열변형온도가 120℃ 이상인 것을 특징으로 하는 성형체.
  15. 제13항에 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.
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