KR20230091124A - 폴리프로필렌 동종중합체 및 재생 플라스틱 재료를 포함하는 폴리올레핀 조성물 - Google Patents

폴리프로필렌 동종중합체 및 재생 플라스틱 재료를 포함하는 폴리올레핀 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 조성물에 관한 것으로서, a) 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체; b) 소비-후 및/또는 산업 폐기물로부터 유래된 폐플라스틱 재료로부터 회수된, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 3:7 내지 10:1의 비율로 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A); c) 유리 섬유; 및 d) 적어도 하나의 커플링제를 포함하며; 상기 폴리올레핀 조성물은 적어도 2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨); 적어도 4 GPa의 인장 계수(ISO 527-2) 및 적어도 6 kJ/m2의 충격 강도(ISO179-1, 샤르피 1eA +23℃)를 특징으로 한다.

Description

폴리프로필렌 동종중합체 및 재생 플라스틱 재료를 포함하는 폴리올레핀 조성물
본 발명은 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체 및 재생 플라스틱 재료를 포함하는 폴리올레핀 조성물, 상기 폴리올레핀 조성물을 포함하는 물품 및 이러한 폴리올레핀 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌은 식품 및 다른 제품, 섬유, 자동차 부품 및 매우 다양한 제조품의 포장을 포함하여 광범위한 응용 분야에서 점점 더 많이 소비되고 있다. 폴리에틸렌-기초 재료는 이러한 재료가 포장에 광범위하게 사용되기 때문에 특별한 문제이다. 스트림으로 다시 재생되는 폐기물의 양과 비교하여 수집된 엄청난 양의 폐기물을 고려하면 플라스틱 폐기물 스트림의 지능적 재사용과 플라스틱 폐기물의 기계적 재생에 대한 큰 잠재력이 여전히 있다.
일반적으로 시중에서 재생되는 폴리프로필렌의 양은 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)의 혼합물이며, 이는 특히 소비-후(post-consumer) 폐기물 스트림에 해당된다. 또한, 소비-후 폐기물에서 나오는 상업용 재생물은 일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리스티렌과 같은 비폴리올레핀 물질 또는 목재, 종이, 유리 또는 알루미늄과 같은 비중합체 물질로 교차 오염된다. 이러한 교차 오염은 수익성 있는 최종 용도가 남지 않도록 재생 스트림의 최종 적용을 크게 제한한다. 특히 사용 후 폐기물 스트림에서 나오는 폴리올레핀 재생 재료는 PE와 PP의 혼합물이다. 재생물의 품질이 좋을수록 사용 가능성이 적고 가격이 더 비싸다.
재생물을 요구하는 고객은 원래 제품과 유사한 강성-충격 강도를 요구한다. 이는 구조 제품용 보강 유리 섬유 화합물에도 유효하다. 순수물과 비교할 때 재생물의 품질 문제는 보강 입자가 서로 다른 도메인(PP 및 PE)을 물리적으로 결합하는 재생물을 보강하여 어느 정도 극복될 수 있다.
순수 중합체(즉, 처음으로 사용된 중합체)와 재생 혼합 플라스틱을 포함하는 조성물이 연구되었다.
WO 2014167493 A1은 기본 중합체 혼합물 MB와 중합체 혼합물 MPR을 함께 혼합하는 단계 (a)를 포함하는 폴리올레핀 혼합물의 제조 방법을 기재하고 있으며, 상기 혼합물 MPR은 소비-후 플라스틱 재료의 재생으로부터 얻어진다.
유리 섬유(GF)로 보강된 재생 혼합 플라스틱도 연구되었다. 예를 들어, 재생 PP 또는 PP/PE 혼합물은 GF 또는 다른 충전제와의 하이브리드 GF로 보강되었다.
EP 2845876 B1은 폐 폴리에틸렌(PE) 및 폐 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 수지 혼합물; 길이가 10 mm 이상인 긴 유리 섬유; 및 고무-기초 수지를 포함하고, 상기 조성물은 상기 100 중량부의 수지 혼합물을 기준으로, 3 내지 30 중량부의 긴 유리 섬유, 10 내지 50 중량부의 고무-기초 수지, 및 10 내지 35 중량부의 LDPE를 포함한다.
EP 3406662 A1은 재생된 폐 유리 섬유 및 재생된 중합체 화합물로 생산된 구조적으로 보강된 플라스틱 복합 생성물 및 이를 제조하는 방법을 기재한다. 보강 복합 물품은: 폐기물 스트림에서 수집되고 충전제로 기능하는 재생 유리 섬유로서, 상기 재생 유리 섬유는 상기 보강 복합 물품의 총 중량의 30 내지 70 중량%인, 재생 유리 섬유; 상기 보강 복합 물품 총 중량의 1 내지 2 중량%의 착색제; 및 폐기물 스트림으로부터 수집되고 흑색 착색제 및 화학적 결합제에 의해 재생 유리 섬유를 실질적으로 습윤시키는 재생 수지를 포함한다. 재생 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP) 또는 엔지니어링 등급 수지 중 적어도 하나를 포함한다.
Bajracharyaet al.(Experimental and theoretical studies on the properties of injection moulded glass fibre reinforced mixed plastics composites." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2016, 84: 393-405) 및 Bajracharya, et al.(Durability characteristics and property prediction of glass fibre reinforced mixed plastics composites." Composites Part B: Engineering, 2017, 116: 16-29)은 호주의 Repeat Plastics(Replas) Pty가 소비-후 및 산업용 플라스틱 폐기물에서 수집한 플레이크 형태의 PE/PP 재생물을 사용한다. 재생물의 인장 계수는 906 MPa였다. 이들은 10, 20 및 30% GF(길이 4.0 mm 및 직경 13.7 μm)로 보강되었다. 3068 MPa의 최대 인장 계수는 30% GF에 의해 달성되었다.
따라서, 우수한 인장 계수 및 충격 강도를 동시에 갖는 보강 재생물의 예가 있다. 그러나, 순수 중합체와 유사한 특성을 갖지만 CO2 발자국과 관련하여 더 경제적으로 친화적인 최종 용액을 만들기 위해 소비후 재생물(PCR)도 포함하는 폴리올레핀 조성물을 제공하는 것이 유리할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 강성-충격 강도 균형이 개선된 폐 플라스틱 재료로부터 회수된 폴리올레핀 재료를 포함하는 폴리올레핀 조성물을 제공하는 것이다.
이 목적은 폴리올레핀 조성물을 제공함으로써 해결되었으며:
a) 30 내지 60 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체;
b) 15 내지 40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의, 8 내지 14 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 소비-후 및/또는 산업 폐기물(post-industrial waste)로부터 유래된 폐플라스틱 재료로부터 회수된, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 3:7 내지 10:1의 비율로 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 17 내지 50 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 유리 섬유; 및
d) 0.5 내지 2.5 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하며,
모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이고,
상기 폴리올레핀 조성물은
- 적어도 2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 4 GPa의 인장 계수(ISO 527-2); 및
- 적어도 5 kJ/m2의 충격 강도(ISO179-1, 샤르피 1eA +23℃)
를 갖는다.
본 재생물 함유 조성물은 높은 충격 강도와 조합된 높은 인장 계수를 특징으로 한다. 상이한 종류의 중합체 및 재생물과 유리 섬유 보강재의 조합 성능은 쉽게 예측할 수 없다. 특히 다양한 구성요소 간의 상호작용으로 인해 인장 계수를 예측하는 것은 어렵다. 또한 재생 폴리올레핀은 일반적으로 극성 중합체(예를 들어 PA, PET) 또는 PS 또는 충전제 등과 같은 다른 비(非)-PO로 오염되어 있어 최종 기계적 성능의 명백한 계산을 더욱 어렵게 만든다.
아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 본 발명의 폴리올레핀 조성물의 용융 유속은 광범위한 스펙트럼을 포괄할 수 있고 고객의 필요에 따라 조정될 수 있다. 용융 유속은 금형의 스트림에 대한 중요한 지표이다. 용융 유속의 변화는 변환 인터페이스 및 최종 사용 성능에 영향을 미친다. 용융 유속이 다른 폴리올레핀 조성물을 제공함으로써 고객의 요구를 충족시킬 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀 조성물은 고무를 함유하지 않고 본질적으로 퍼옥사이드가 없으며, 바람직하게는 중합체 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 퍼옥사이드 함량이 0.5 중량% 미만인 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 및 후속 청구범위의 목적을 위해, "재생된"이라는 용어는 소비-후 폐기물 및/또는 산업 폐기물로부터 재료가 회수됨을 나타내기 위해 사용된다. 즉, 소비-후 폐기물은 적어도 제1 사용 주기(또는 수명 주기)를 완료한 물체, 즉, 이미 제1 목적을 달성하고 소비자의 손을 거친 물체를 의미하며; 한편 산업 폐기물은 일반적으로 소비자에게 도달하지 않는 제조 스크랩을 의미한다. 본 발명의 요지에서 "재생 중합체"는 또한 상기 재생 중합체 전체 중량을 기준으로 17 중량% 이하, 바람직하게는 3 중량% 이하, 더 바람직하게는 1 중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 중량% 이하의 최초 사용 시 발생하는 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 구성요소의 유형과 양은 재생 중합체의 물리적 특성에 영향을 미친다. 아래 주어진 물리적 특성은 재생 중합체의 주성분을 나타낸다.
또한 아래에 추가로 설명된 바와 같이 최초 사용 시 발생하는 일반적인 다른 구성요소는 폴리스티렌 및 PA 6과 같은 열가소성 중합체, 활석, 백악, 잉크, 목재, 종이, 리모넨 및 지방산이다. 재생 중합체의 폴리스티렌(PS) 및 폴리아미드 6(PA 6) 함량은 FTIR(푸리에 변환 적외선 분광법)로 측정할 수 있으며 활석, 백악, 목재 및 종이의 함량은 열중량 분석(TGA)으로 측정할 수 있다.
"순수"이라는 용어는 처음 사용하기 전에 재생되지 않고 새로 생산된 재료 및/또는 물체를 나타낸다. 중합체의 출처가 명시적으로 언급되지 않은 경우 중합체는 "순수" 중합체이다.
아래에서 추가로 설명하는 바와 같이 하나 이상의 폴리프로필렌 동종중합체가 폴리올레핀 조성물에 사용될 수 있다. 본 발명의 폴리올레핀 조성물에 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체를 첨가하는 것도 가능하다.
본 발명의 폴리올레핀 조성물에 사용되는 모든 순수 폴리프로필렌 중합체(동종중합체 및 이종상 중합체)의 총량은 본 발명에 따라 30 내지 60 중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량%, 더 바람직하게는 35 내지 45 중량%, 더욱 더 바람직하게는 37-40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 범위로 합산된다.
본 폴리올레핀 조성물에서 사용된, 사용 후 및/또는 산업 폐기물에서 유래된 폐 플라스틱 재료로부터 회수된, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 3:7 내지 10:1의 비율로 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A)의 양은 본 발명에 따르면 15-40 중량%, 바람직하게는 25-40 중량%, 더 바람직하게는 30-40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 범위이다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 조성물에 사용되는 유리 섬유의 양은 17-50 중량%, 바람직하게는 20-50 중량%, 더 바람직하게는 20-40 중량%, 더욱 더 바람직하게는 20-30 중량%(중합체 조성물의 전체 중량 기준으로 함)의 범위이다.
본 폴리올레핀 조성물에 사용되는 적어도 하나의 커플링제의 양은 본 발명에 따라 0.5-2.5 중량%, 바람직하게는 1-2 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 범위이다.
추가 첨가제가 또한 폴리올레핀 조성물에 포함될 수 있고 모든 성분의 합계는 본원에 기재된 각각의 구현예에서 항상 최대 100 중량%임을 이해해야 한다.
일 구현예에 따르면, 본 폴리올레핀 조성물은
a) 30 내지 50 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체,
b) 15 내지 40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의, 8 내지 14 g/10분, 바람직하게는 10 내지 12 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 17 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 50 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 유리 섬유;
d) 0.5 내지 2.5 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다.
하나의 추가 구현예에서, 본 폴리올레핀 조성물은
a1) 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
a2) 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체;
상기 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체 및 상기 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체는 이들의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg 하중, ISO 1133에 따라 측정됨)가 서로 상이함,
b) 소비-후 및/또는 산업 폐기물로부터 유래된 폐플라스틱 재료로부터 회수된, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 3:7 내지 10:1의 비율로 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 유리 섬유; 및
d) 적어도 하나의 커플링제
를 포함한다.
그러므로, 본 폴리올레핀 조성물은 상이한 용융 유속을 갖는 2개의 순수 폴리프로필렌 동종중합체를 포함할 수 있다. 이는 최종 폴리올레핀 조성물의 용융 유속의 조정을 가능하게 한다.
2개의 순수 폴리프로필렌 동종중합체를 갖는 이러한 폴리올레핀은
a1) 20-40 중량%의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
a2) 10-20 중량%의 제2 폴리프로필렌 동종중합체;
b) 15-40 중량%의, 8-14 g/10분, 바람직하게는 10-12 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A),
c) 17-50 중량%, 바람직하게는 20-50 중량%의 유리 섬유;
d) 0.5-2.5 중량%의 적어도 하나의 커플링제; 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다.
하나의 추가 구현예에서, 본 폴리올레핀 조성물은
a1) 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
a2) 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체;
a3) 적어도 하나의 제3 폴리프로필렌 동종중합체;
상기 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체, 상기 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체 및 상기 적어도 하나의 제3 폴리프로필렌 동종중합체는 이들의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg 하중, ISO 1133에 따라 측정됨)가 서로 상이함,
b) a 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 3:7 내지 10:1의 비율로 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A), which is 소비-후 및/또는 산업 폐기물로부터 유래된 폐플라스틱 재료로부터 회수된;
c) 유리 섬유; 및
d) 적어도 하나의 커플링제
를 포함한다.
그러므로, 본 폴리올레핀 조성물은 상이한 용융 유속을 갖는 3개의 순수 폴리프로필렌 동종중합체를 포함할 수 있다. 이는 최종 폴리올레핀 조성물의 용융 유속의 더욱 더 정밀한 조정을 가능하게 한다.
3개의 순수 폴리프로필렌 동종중합체를 갖는 이러한 폴리올레핀은 하기 구성요소:
a1) 15-30 중량%의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
a2) 10-20 중량%의 제2 폴리프로필렌 동종중합체;
a3) 5-10 중량%의 제3 폴리프로필렌 동종중합체;
b) 15-40 중량%의, 10-12 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A),
c) 17-50 중량%, 바람직하게는 20-50 중량%의 유리 섬유;
d) 0.5-2.5 중량%의 적어도 하나의 커플링제; 및 선택적으로 추가 첨가제,
를 포함할 수 있고 바람직하게는 이로 구성되며, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다.
또한 3개 초과, 예컨대 4개 또는 5개의 순수 폴리프로필렌 동종중합체가 본 폴리올레핀 조성물에 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
순수 중합체로서 사용되는 폴리프로필렌 동종중합체는 하기를 포함하는 군으로부터 선택된다:
- 5 내지 15 g/10분, 바람직하게는 5 내지 10 g/10분 범위, 더 바람직하게는 8 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1);
- 10 내지 30 g/10분, 바람직하게는 15 내지 25 g/10분 범위, 더 바람직하게는 20 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2);
- 60 내지 100 g/10분, 바람직하게는 70 내지 80 g/10분 범위, 더 바람직하게는 75 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3);
- 100 내지 150 g/10분, 바람직하게는 100 내지 130 g/분 범위, 바람직하게는 125 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4);
- 600 내지 1000 g/10분, 바람직하게는 700 내지 900 g/10분 범위, 더 바람직하게는 800 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-5);
- 1.5 g/10분 이하, 바람직하게는 0.15 내지 0.5 g/10분, 더 바람직하게는 0.3 내지 0.45 g/10분 범위, 더욱 바람직하게는 0.2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6).
폴리프로필렌 순수 중합체
본 발명의 폴리올레핀 조성물에 사용될 수 있는 상이한 폴리프로필렌 동종중합체의 특성 및 특징은 하기에 기재되어 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1):
적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1)는 5 내지 15 g/10분, 바람직하게는 5 내지 10 g/10분 범위, 더 바람직하게는 8 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨); 및 1300 MPa 초과의 강성을 갖는다.
폴리프로필렌 동종 중합체(PPH-1)는 용융 온도가 적어도 150℃; 바람직하게는 적어도 158℃, 바람직하게는 158℃ 내지 167℃ 범위, 예컨대 162℃이다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1)는 500 MPa 이상, 바람직하게는 1000 MPa 이상, 바람직하게는 1200 내지 2000 MPa, 예컨대 1400 MPa의 ISO 178에 따라 측정된 굴곡 계수를 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1)에 대한 바람직한 재료는 특히 Borealis AG(오스트리아)로부터 상표명 HD601CF로 시판된다. 대안적인 적합한 재료는 예를 들어 WO 03/031174 A2에 기재된 바와 같은 고결정성 폴리프로필렌 동종중합체이다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2):
적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 10 내지 30 g/10분, 바람직하게는 15 내지 25 g/10분 범위; 바람직하게는 20 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨); 및 1800 MPa 이상의 강성을 갖는다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 프로필렌 동종중합체(PPH-2)의 중량을 기준으로 실질적으로, 즉 99.7 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 적어도 99.8 중량%의 프로필렌 단위로 구성된다. 바람직한 구현예에서, 프로필렌 단위만이 프로필렌 동종중합체(PPH-2)에서 검출 가능하다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 소량의 냉자일렌 가용성(XCS) 분획을 특징으로 하는 것으로 이해된다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 상기 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)의 중량을 기준으로, 4.0 중량% 이하, 바람직하게는 3.0 중량% 이하, 더 바람직하게는 2.5 중량% 이하, 예컨대 0.1 내지 4.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 3.0 중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 2.5 중량%의 냉자일렌 가용물(XCS) 분획의 양을 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 적어도 90℃, 바람직하게는 적어도 100℃, 더 바람직하게는 적어도 115℃, 예컨대 90℃ 내지 160℃ 범위, 바람직하게는 100℃ 내지 150℃ 범위, 더 바람직하게는 115℃ 내지 130℃ 범위의 ISO 75-2에 따라 측정된 열변형 온도(HDT)를 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 적어도 1.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 2.0 kJ/m2, 예컨대 1.0 내지 10 kJ/m2, 바람직하게는 2.0 내지 5.0 kJ/m2, 예컨대 2.5 kJ/m2의 23℃에서 ISO 179-1eA:2000에 따라 측정된 샤르피 충격 강도를 가질 수 있다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 적어도 500 MPa, 바람직하게는 적어도 1500 MPa, 예컨대 500 내지 3500 MPa 범위, 바람직하게는 1500 내지 2500 MPa 범위의 ISO 178에 따라 측정된 굴곡 계수를 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 핵형성제를 포함할 수 있으며, 이는 바람직하게는 중합체 핵형성제, 더 바람직하게는 알파-핵형성제, 예를 들어 중합체성 알파-핵형성제이다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)의 알파-핵형성제 함량은 바람직하게는 최대 5.0 중량%이다. 바람직한 구현예에서, 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 3000 ppm 이하, 더 바람직하게는 1 내지 2000 ppm의 알파-핵형성제를 함유한다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 당업계에 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 예는 Borealis AG의 HF955MO이다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3):
적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 60 내지 100 g/10분, 바람직하게는 70 내지 80 g/10분 범위, 더욱 바람직하게는 75 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정); 및 1300 MPa 초과의 강성을 갖는다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 상기 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)의 중량을 기준으로 실질적으로, 즉 99.7 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 적어도 99.8 중량%의 프로필렌 단위로 구성된다. 바람직한 구현예에서, 프로필렌 단위만이 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)에서 검출 가능하다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 소량의 냉자일렌 가용성(XCS) 분획을 특징으로 하는 것으로 이해된다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 상기 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)의 중량을 기준으로, 4.0 중량% 이하, 바람직하게는 3.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 4.0 중량% 범위, 바람직하게는 0.1 내지 3.5 중량% 범위의 냉자일렌 가용성(XCS) 분획의 양을 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 적어도 50℃, 바람직하게는 적어도 60℃, 더 바람직하게는 적어도 75℃, 예컨대 50℃ 내지 120℃, 바람직하게는 60℃ 내지 100℃, 더 바람직하게는 75℃ 내지 90℃의 ISO 75-2에 따라 측정된 열변형 온도(HDT)를 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 적어도 0.5 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 0.7 kJ/m2, 예컨대 0.5 내지 1.5 kJ/m2 범위, 바람직하게는 0.7 내지 1.3 kJ/m2 범위, 예컨대 1.0 kJ/m2의 23℃에서 ISO 179-1 eA에 따라 측정된 샤르피 노치 충격 강도(NIS)를 가질 수 있다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 적어도 500 MPa, 바람직하게는 적어도 1000 MPa, 예컨대 500 내지 2500 MPa 범위, 바람직하게는 1000 내지 2000 MPa 범위, 예컨대 1500 MPa의 ISO 178에 따라 측정된 굴곡 계수를 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)가 알파-핵형성제를 포함하는 경우, 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 상기 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)의 중량을 기준으로 최대 5.0 중량%, 바람직하게는 1 내지 2000 ppm 범위와 같이 최대 3000 ppm 양의 알파-핵형성제를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직한 구현예에서, 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 임의의 핵형성제를 포함하지 않는다. 즉, 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2)는 핵형성되지 않는다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 당업계에 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 예는 Borealis AG의 HJ120UB이다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4):
적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4)는 100 내지 150 g/10분, 바람직하게는 110 내지 130 g/10분 범위, 더욱 바람직하게는 125 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)을 갖는다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4)는 적어도 0.5 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 0.7 kJ/m2, 예컨대 0.5 내지 1.5 kJ/m2 범위, 바람직하게는 0.7 내지 1.3 kJ/m2 범위, 예컨대 1.0 kJ/m2의 23℃에서 ISO 179-1 eA에 따라 측정된 샤르피 노치 충격 강도(NIS)를 가질 수 있다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3)는 적어도 500 MPa, 바람직하게는 적어도 1000 MPa, 예컨대 500 내지 2500 MPa 범위, 바람직하게는 1000 내지 2000 MPa 범위, 예컨대 1550 MPa의 ISO 178에 따라 측정된 굴곡 계수를 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4)는 당업계에 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 예는 Borealis AG의 HK060AE이다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-5):
적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-5)는 600 내지 1000 g/10분, 바람직하게는 700 내지 900 g/10분 범위, 바람직하게는 800 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)을 갖는다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-5)는 적어도 140℃; 바람직하게는 적어도 150℃, 바람직하게는 150℃ 내지 160℃ 범위, 예컨대 158℃의 용융 온도를 갖는다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-5)는 당업계에 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 예는 Borealis AG의 HL708FB이다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6):
적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6)는 1.5 g/10분 이하, 바람직하게는 0.15 내지 0.5 g/10분, 바람직하게는 0.3 내지 0.45 g/10분 범위, 더욱 더 바람직하게는 0.2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정); 및 1300 MPa 초과의 강성을 갖는다.
일반적으로 고분자량 선형 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6)는 적어도 750 kg/mol의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다. 바람직하게는, 고분자량 선형 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6)는 750 내지 2000 kg/mol 범위, 더 바람직하게는 800 내지 1500 kg/mol 범위의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6)는 5-10 kJ/m2 범위, 바람직하게는 7 kJ/m2의 23℃에서 ISO 179-1 eA에 따라 측정된 샤르피 노치 충격 강도(NIS)를 가질 수 있다. 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6)는 적어도 1000 MPa, 바람직하게는 적어도 1500 MPa, 더 바람직하게는 1000 내지 2000 MPa, 예컨대 1650 MPa의 ISO 527-2에 따라 측정된 인장 계수를 가질 수 있다.
폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6)는 당업계에 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 예는 Borealis AG의 BE50이다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 본 발명의 폴리올레핀 조성물은 - 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체에 더하여 - 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체를 포함할 수 있다. 이종상 폴리프로필렌 공중합체는 중합체 구성요소으로서 폴리프로필렌 매트릭스 및 엘라스토머 공중합체를 포함한다.
하나의 추가 구현예에서, 본 폴리올레핀 조성물은
a1) 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
a2) 선택적으로 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체;
상기 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체 및 선택적으로 상기 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체는 이들의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg 하중, ISO 1133에 따라 측정됨)가 서로 상이함,
a4) 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체;
b) 소비-후 및/또는 산업 폐기물로부터 유래된 폐플라스틱 재료로부터 회수된, 3:7 내지 10:1 비율의 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 유리 섬유; 및
d) 적어도 하나의 커플링제
를 포함한다.
1개 또는 2개의 순수 폴리프로필렌 동종중합체 및 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체를 갖는 이러한 폴리올레핀은 하기 구성요소:
a1) 15-30 중량%의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
a2) 선택적으로 10-20 중량%의 제2 폴리프로필렌 동종중합체;
a4) 10-20 중량%의 이종상 폴리프로필렌 동종중합체;
b) 15-40 중량%의, 10-12 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A),
c) 20-50 중량%의 유리 섬유;
d) 0.5-2.5 중량%의 적어도 하나의 커플링제; 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함할 수 있고 바람직하게는 이로 구성되며, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다.
이러한 이종상 폴리프로필렌 공중합체는
- 15 내지 20 g/10분 범위, 바람직하게는 18 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1)일 수 있다.
이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1):
적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1)는 15 내지 25 g/10분, 바람직하게는 15 내지 20 g/10분, 더 바람직하게는 18 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는다.
이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1)는 적어도 20 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 30 kJ/m2, 예컨대 20 kJ/m2 내지 50 kJ/m2의 범위, 바람직하게는 35 kJ/m2와 같은 30 내지 40 kJ/m2 범위의 23℃에서 ISO 179-1 eA에 따라 측정된 샤르피 노치 충격 강도(NIS)를 가질 수 있다. 이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1)는 저겅도 300 MPa, 바람직하게는 적어도 500 MPa, 예컨대 500 내지 1500 MPa 범위, 바람직하게는 800 MPa와 같이 500 내지 1000 MPa 범위의 ISO 178에 따라 측정된 굴곡 계수를 가질 수 있다.
이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1)는 당업계에 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 예는 Borealis AG의 EF015AE이다.
전술한 바와 같이, 본 폴리올레핀 조성물의 용융 유속은 다양할 수 있다. 따라서, 본 폴리올레핀 조성물은 2 내지 20 g/10분, 바람직하게는 3 내지 17 g/10분 범위, 더 바람직하게는 5 내지 15 g/10분, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 15 g/10분의 용융 유속 MFR2(ISO 1133, 2.16 kg, 230℃, ISO 1133에 따라 측정됨)를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 본 폴리올레핀 조성물은 적어도 4.0 GPa, 바람직하게는 적어도 4.5 GPa; 더 바람직하게는 적어도 5.5 GPa, 바람직하게는 적어도 6 GPa, 더 바람직하게는 적어도 6.5 GPa, 더욱 더 바람직하게는 적어도 6.8 GPa, 특히 4 내지 14 GPa 범위, 더욱 특히 4.5 내지 12 GPa의 범위의 인장 계수(ISO 527-2)를 갖는다.
추가 구현예에서, 본 폴리올레핀 조성물은 적어도 5.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 6.0 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 7 kJ/m2, 더욱 더 바람직하게는 적어도 7.5 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 8 kJ/m2, 더욱 더 바람직하게는 적어도 8.5 kJ/m2, 특히 5.0 내지 12.0 kJ/m2 범위, 더욱 특히 5.5 및 10 kJ/m2 범위의 충격 강도(ISO179; 샤르피 1eA +23℃)를 갖는다.
이하, 본 조성물의 보다 구체적인 구현예를 설명한다.
제1 구현예에서, 폴리올레핀 조성물이 제공되며:
a1) 30-40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의, 5 내지 15 g/10분, 바람직하게는 5 내지 10 g/10분, 더 바람직하게는 8 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1),
b) 30-40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의, 8 내지 14 g/10분, 바람직하게는 10 내지 12 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A),
c) 17-30 중량%, 바람직하게는 20-30 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 유리 섬유;
d) 1-2 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다,
이러한 제1 폴리올레핀 조성물은
- 2 내지 5 g/10분; 바람직하게는 3.5 내지 5 g/10분, 더 바람직하게는 4 내지 4.5 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 6 GPa, 바람직하게는 적어도 6.5 GPa, 바람직하게는 적어도 6.7 GPa, 더 바람직하게는 적어도 6.8 GPa, 더욱 더 바람직하게는 적어도 6.9 GPa의 인장 계수(ISO 527-2), 및
- 적어도 8 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 8.2 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 8.4 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 8.5 kJ/m2의 충격 강도(샤르피 1eA +23℃)
를 가질 수 있다.
제2 구현예에서, 폴리올레핀 조성물이 제공되며:
a1) 30-50 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의, 6 내지 12 g/10분, 바람직하게는 8 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1);
a2) 15-20 중량%의, 1.5 g/10분 이하; 바람직하게는 0.15 내지 0.5 g/10분, 더 바람직하게는 0.2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 프로필렌 동종중합체(PPH-6);
b) 25-40 중량%의, 10-12 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A),
c) 17-30 중량%, 바람직하게는 20-30 중량%의 유리 섬유;
d) 0.5-2.0 중량%, 특히 1 중량%의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다,
이러한 제2 폴리올레핀 조성물은
- 2 - 3 g/10분, 바람직하게는 2 - 2.5 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 4.5 GPa, 바람직하게는 적어도 4.7 GPa, 더 바람직하게는 적어도 4.8 GPa의 인장 계수(ISO 527-2), 및
- 적어도 7 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 7.5 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 7.6 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 7.8 kJ/m2, 더욱 더 바람직하게는 적어도 7.9 kJ/m2의 충격 강도(샤르피 1eA +23℃)
를 가질 수 있다.
제3 구현예에서, 폴리올레핀 조성물이 제공되며:
a1) 20-40 중량%의, 10 내지 30 g/10분, 바람직하게는 15 내지 25 g/10분, 더 바람직하게는 20 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2);
a2) 8-20 중량%의, 600 내지 1000 g/10분, 바람직하게는 700 내지 900 g/10분, 바람직하게는 800 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-5);
b) 30-40 중량%의, 10-12 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 17-30 중량%, 바람직하게는 20-30 중량%의 유리 섬유;
d) 1 - 2.0 중량%의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다,
이러한 제3 폴리올레핀 조성물은
- 15 - 20 g/10분, 바람직하게는 17-18 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 6.5 GPa, 바람직하게는 적어도 4.7 GPa, 더 바람직하게는 적어도 4.8 GPa의 인장 계수(ISO 527-2), 및
- 적어도 6.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 6.2 kJ/m2의 충격 강도(샤르피 1eA +23℃)
를 가질 수 있다.
제4 구현예에서, 폴리올레핀 조성물이 제공되며:
a1) 10-20 중량%의, 10 내지 30 g/10분, 바람직하게는 15 내지 25 g/10분, 더 바람직하게는 20 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2);
a2) 20-40 중량%의, 100 내지 150 g/10분, 바람직하게는 110 내지 130 g/10분, 더 바람직하게는 125 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4);
b) 30-40 중량%의, 10-12 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 17-30 중량%, 바람직하게는 20-30 중량%의 유리 섬유;
d) 1 - 2.0 중량%의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다,
이러한 제4 폴리올레핀 조성물은
- 10 - 15 g/10분, 바람직하게는 12 - 13 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 6.5 GPa, 바람직하게는 적어도 4.7 GPa, 더 바람직하게는 적어도 4.8 GPa의 인장 계수(ISO 527-2), 및
- 적어도 6.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 6.3 kJ/m2의 충격 강도(샤르피 1eA +23℃)
를 가질 수 있다.
제5 구현예에서, 폴리올레핀 조성물이 제공되며:
a1) 10-20 중량%의, 10 내지 30 g/10분, 바람직하게는 15 내지 25 g/10분, 더 바람직하게는 20 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2);
a2) 15-30 중량%의, 60 내지 100 g/10분, 바람직하게는 70 내지 80 g/10분, 더 바람직하게는 75 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3);
a3) 4-10 중량%의, 1.5 g/10분 이하; 바람직하게는 0.15 내지 0.5, 더 바람직하게는 0.2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 프로필렌 동종중합체(PPH-6);
b) 25-40 중량%의, 10-12 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 17-20 중량%, 바람직하게는 20-30 중량%의 유리 섬유;
d) 1 - 2 중량%의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다,
이러한 제5 폴리올레핀 조성물은
- 5 - 15 g/10분, 바람직하게는 6 - 10 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 4 GPa, 바람직하게는 적어도 5 GPa, 더 바람직하게는 적어도 6 GPa, 더욱 더 바람직하게는 적어도 6.5 GPa의 인장 계수(ISO 527-2), 및
- 적어도 6.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 7 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 7.5 kJ/m2의 충격 강도(샤르피 1eA +23℃)
를 가질 수 있다.
제6 구현예에서, 폴리올레핀 조성물이 제공되며:
a1) 20-30 중량%의, 100 내지 150 g/10분, 바람직하게는 110 내지 130 g/10분, 더 바람직하게는 125 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4);
a4) 10-20 중량%의, 15 내지 20 g/10분, 바람직하게는 18 g/10의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1);
b) 25-40 중량%의, 10-12 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 17-30 중량%, 바람직하게는 20-30 중량%의 유리 섬유;
d) 1 - 2 중량%의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다,
이러한 제6 폴리올레핀 조성물은
- 10 - 15 g/10분, 바람직하게는 12 - 13 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 4 GPa, 바람직하게는 적어도 4.4 GPa의 인장 계수(ISO 527-2), 및
- 적어도 6.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 7 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 7.5 kJ/m2의 충격 강도(샤르피 1eA +23℃)
를 가질 수 있다.
제7 구현예에서, 폴리올레핀 조성물이 제공되며:
a1) 10-20 중량%의, 10 내지 30 g/10분, 바람직하게는 15 내지 25 g/10분 범위, 더 바람직하게는 20 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2);
a2) 10-20 중량%의, 100 내지 150 g/10분, 바람직하게는 110 내지 130 g/10분, 더 바람직하게는 125 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4);
a4) 8-12 중량%의, 15 내지 20 g/10분, 바람직하게는 18 g/10의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1);
b) 25-40 중량%의, 10-12 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
c) 17-30 중량%, 바람직하게는 20-30 중량%의 유리 섬유;
d) 1 - 2 중량%의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
를 포함하고, 모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이다,
이러한 제7 폴리올레핀 조성물은
- 5 - 15 g/10분, 바람직하게는 10 - 13 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
- 적어도 4 GPa, 바람직하게는 적어도 4.5 GPa의 인장 계수(ISO 527-2), 및
- 적어도 6.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 7 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 7.2 kJ/m2의 충격 강도(샤르피 1eA +23℃)
를 가질 수 있다.
재생 재료의 배합물 A)
배합물 (A)는 재생된 폐기물 스트림에서 얻는다. 배합물 (A)는 재생된 소비-후 폐기물 또는 예를 들어 자동차 산업으로부터의 산업 폐기물, 또는 양자의 조합일 수 있다. 배합물 (A)가 재생된 소비-후 폐기물 및/또는 산업 폐기물로 구성되는 것이 특히 바람직하다.
일 양태에서 배합물 (A)는 폴리에틸렌보다 더욱 더 많은 폴리프로필렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 폴리프로필렌(PP) 풍부 재료일 수 있다. 폴리프로필렌이 많은 재생 폐기물 스트림은 예를 들어 자동차 산업에서 얻을 수 있으며, 특히 범퍼와 같은 일부 자동차 부품은 재생 스트림에서 또는 향상된 분류에 의해 상당히 순수한 폴리프로필렌 재료의 소스이다. PP 풍부 물질은 선택적 가공, 탈기 및 여과 및/또는 NIR 또는 라만 분류 및 VIS 분류와 같은 유형 및 색상에 따른 분리에 의해 얻을 수 있다. 예를 들어 독일의 일부 지역에서 운영되는 "그린 도트(Green dot)" 조직 아래 조직된 "노란색 봉투" 재생 시스템과 같이 국내 폐기물 스트림(즉, 국내 재생 제품)에서 얻을 수 있다.
바람직하게는, 폴리프로필렌이 풍부한 재생 재료는 당업계에 공지된 플라스틱 재생 공정에 의해 재생 폐기물로부터 얻어진다. 이러한 PP가 풍부한 재생물은 예를 들어 Corepla(포장 플라스틱 폐기물의 수집, 회수, 재생을 위한 이탈리아 컨소시엄), Resource Plastics Corp.(Brampton, ON), Kruschitz GmbH, Plastics and Recycling(AT), Vogt Plastik GmbH(DE), Mtm Plastics GmbH(DE) 등으로부터 상업적으로 이용 가능하다. 폴리프로필렌이 풍부한 재생 재료의 완전한 예로는 Purpolen®PP(Mtm Plastics GmbH), Axpoly® 재생 폴리프로필렌 펠릿(Axion Ltd) 및 폴리프로필렌 공중합체(BSP 화합물)가 있다. 본 발명은 광범위한 재생 폴리프로필렌 재료 또는 높은 함량의 재생 폴리프로필렌을 갖는 재료 또는 조성물에 적용될 수 있는 것으로 생각된다. 폴리프로필렌이 풍부한 재생 재료는 과립 형태일 수 있다.
PP 풍부 배합물 (A)는 조성물의 총 중량을 기준으로 50 중량% 초과, 바람직하게는 53 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 60 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 70 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 75 중량% 초과, 더 바람직하게는 80 중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 90 중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 95 중량% 초과이다.
PP 풍부 배합물에 존재하는 PP는 바람직하게는 이소택틱 폴리프로필렌인 것으로 이해되어야 한다. 일 구현예에서, PP 풍부 배합물 (A)는 바람직하게는 배합물 (A)의 총 중량을 기준으로 50 중량% - 80 중량%의 이소택틱 폴리프로필렌 함량을 가질 수 있다.
또한, PP 풍부 배합물 (A)는 47 중량% 미만, 더 바람직하게는 40 중량% 미만, 더 바람직하게는 30 중량% 미만, 더 바람직하게는 20 중량% 미만, 가장 바람직하게는 10 중량% 미만의 에틸렌 유래 단위의 상대적인 양을 가질 수 있다. 통상적으로, 에틸렌으로부터 유래된 단위의 상대적인 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 초과이다. 존재하는 에틸렌은 바람직하게는 폴리에틸렌 및 에틸렌 함유 공중합체로부터 유래된 에틸렌인 것으로 이해되어야 한다.
재생 재료의 폴리에틸렌 부분은 재생 고밀도 폴리에틸렌(rHDPE), 재생 중밀도 폴리에틸렌(rMDPE), 재생 저밀도 폴리에틸렌(rLDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 재생 재료는 평균 밀도가 0.8 g/cm3 초과, 바람직하게는 0.9 g/cm3 초과, 가장 바람직하게는 0.91 g/cm3 초과의 고밀도 PE이다.
배합물 (A)는 또한 0 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 4.0 중량%, 더 바람직하게는 1.0 내지 3.0 중량%, 가장 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량%의 상대적인 폴리스티렌 양을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 배합물 (A)는 0.1 ppm 내지 100 ppm, 더 바람직하게는 1 ppm 내지 50 ppm, 가장 바람직하게는 2 ppm 내지 35 ppm의 고체상 미세추출법(HS-SPME-GC-MS)을 사용하여 결정된 리모넨 함량을 갖는다. 리모넨은 일반적으로 재생 폴리올레핀 재료에서 발견되며 화장품, 세제, 샴푸 및 유사 제품 분야의 포장 응용 분야에서 유래하다. 따라서, 배합물 (A)가 이러한 유형의 가정용 폐기물 스트림에서 유래하는 물질을 포함할 때 배합물 (A)는 리모넨을 포함한다.
지방산 함량은 배합물 (A)의 재생 기원을 나타내는 또 다른 표시이다. 그러나 경우에 따라 재생 공정의 특정 처리로 인해 지방산 함량이 검출 한계보다 낮을 수 있다. 본 발명에 따르면, 배합물 (A)는 바람직하게는 1 ppm 내지 200 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 150 ppm, 더 바람직하게는 2 ppm 내지 100 ppm, 가장 바람직하게는 3 ppm 내지 80 ppm의 고체상 미세추출법(HS-SPME-GC-MS)을 사용하여 결정된 지방산 함량을 갖는다.
바람직한 양태에서, 배합물 (A)(i)는 5 중량% 미만, 바람직하게는 1.5 중량% 미만의 폴리스티렌을 함유하며; 및/또는 (ii) 3.5 중량% 미만, 바람직하게는 1 중량% 미만의 활석을 함유하며; 및/또는 (iii) 1.0 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만의 폴리아미드를 함유한다.
재생 기원으로 인해 배합물 (A)는 또한 하기를 함유할 수 있다: 배합물 (A)의 중량에 대해 최대 10 중량%, 바람직하게는 3 중량%의 양으로 유기 충전제 및/또는 무기 충전제 및/또는 첨가제.
그러므로, 일 구현예에서, 본 발명의 재생 플라스틱 재료의 폴리올레핀 조성물 배합물 (A)는
A-1) 50 내지 99 중량% 함량의 폴리프로필렌,
A-2) 2 내지 40 중량% 함량의 폴리에틸렌,
A-3) 0 내지 5.0 중량%의 폴리스티렌 및/또는 공중합체, 예컨대 ABS,
A-4) 0 내지 3.0 중량% 안정화제,
A-5) 0 내지 4.0 중량% 폴리아미드-6,
A-6) 0 내지 3.0 중량% 활석,
A-7) 0 내지 3.0 중량% 백악,
A-8) 0 내지 1.0 중량% 종이,
A-9) 0 내지 1.0 중량% 목재,
A-10) 0 내지 0.5 중량% 금속,
A-11) 0.1 ppm 내지 100 ppm의, 고체상 미세추출(HS-SPME-GC-MS)을 사용하여 결정된 리모넨, 및
A-12) 0 내지 200 ppm의, 고체상 미세추출(HS-SPME-GC-MS)을 사용하여 결정된 총 지방산 함량
을 포함하며,
모든 양은 배합물 (A)의 총 중량을 기준으로 주어진다.
전술된 바와 같이, 배합물 (A)는 상기 배합물 (A)의 전체 중량을 기준으로, 하기로부터 선택되는 하나 이상의 추가 구성요소를 포함할 수 있다:
A-4) 최대 3.0 중량% 안정화제, 바람직하게는 최대 2.0 중량%의 안정화제,
A-5) 최대 4.0 중량% 폴리아미드-6, 바람직하게는 최대 2.0 중량%의 폴리아미드-6,
A-6) 최대 3.0 중량% 활석, 바람직하게는 최대 1.0 중량%의 활석,
A-7) 최대 3.0 중량% 백악, 바람직하게는 최대1.0 중량%의 백악,
A-8) 최대 1.0 중량% 종이, 바람직하게는 최대 0.5 중량%의 종이,
A-9) 최대 1.0 중량% 목재, 바람직하게는 최대 0.5 중량%의 목재, 및
A-10) 최대 0.5 중량% 금속, 바람직하게는 최대 0.1 중량%의 금속.
배합물 (A)는 4 내지 20 g/10분, 바람직하게는 5 내지 15 g/10분, 더 바람직하게는 6 내지 12 g/10분의 용융 유속(ISO 1133, 2.16 kg, 230℃)을 가질 수 있다.
유리섬유 / 커플링제 / 첨가제
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리올레핀 조성물은 유리 섬유, 특히 짧은 유리 섬유를 포함한다. 섬유 보강 복합재에 사용되는 유리 섬유는 바람직하게는 2.0 내지 10.0 mm 범위, 바람직하게는 2.0 내지 8.0 mm 범위, 보다 더 바람직하게는 2.0 내지 6.0 mm 범위, 더욱 더 바람직하게는 3.0 내지 5.5 mm, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 5.0 mm의 범위의 평균 섬유 길이를 갖는다.
섬유 보강 복합재에 사용되는 짧은 유리 섬유는 바람직하게는 5 내지 20 μm, 더 바람직하게는 8 내지 18 μm, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 15 μm, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 15 μm, 바람직하게는 11 내지 14 μm, 바람직하게는 12 내지 14 μm, 더 바람직하게는 12.3 내지 13.7 μm, 더욱 바람직하게는 12.5 내지 13.5 μm의 평균 직경을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 3.0 내지 5.0 mm(평균 4.0 mm)의 섬유 길이 및 12.3 내지 13.7 μm(평균 13 μm)의 섬유 직경을 갖는 유리 섬유가 사용된다. 다른 바람직한 구현예에서, 3.5 내지 5.5 mm(평균 4.5 mm)의 섬유 길이 및 12-14 μm(평균 13 μm)의 섬유 직경을 갖는 유리 섬유가 사용된다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리올레핀 조성물은 적어도 하나의 커플링제를 포함한다. 적어도 하나의 커플링제는 기능화된 폴리프로필렌, 특히 말레산 무수물(MAH)로 기능화된 폴리프로필렌이다. 폴리올레핀 조성물에서 커플링제의 양은 1-2 중량%, 예컨대 1 중량% 또는 1.25 중량%일 수 있다.
추가 구현예에서, 폴리올레핀 조성물은 추가 첨가제를 포함할 수 있다. 조성물에 사용하기 위한 첨가제의 예는 안료 또는 염료(예를 들어 카본 블랙), 안정제(항산화제), 제산제 및/또는 자외선 차단제, 정전기 방지제, 핵형성제 및 이용제(예컨대 가공 보조제)이다. 바람직한 첨가제는 카본 블랙, 적어도 하나의 항산화제 및/또는 적어도 하나의 UV 안정제이다.
일반적으로, 이들 첨가제의 양은 전체 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 3.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 2.0 중량%이다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 항산화제의 예는 입체 장애 페놀(예를 들어 CAS 번호 6683-19-8, BASF에서 Irganox 1010 FF™로도 판매됨), 인-기초 항산화제(예를 들어 CAS 번호 31570-04-4, 또한 Clariant에 의해 Hostanox PAR 24(FF)™ 또는 BASF에 의해 Irgafos 168(FF)TM으로 판매됨), 황-기초 항산화제(예를 들어 CAS No. 693-36-7, BASF에 의해 Irganox PS-802 FL™로 판매됨), 질소-기초 항산화제(예를 들어 4,4'-비스(1,1'-디메틸벤질)디페닐아민), 또는 항산화 배합물이다. 바람직한 항산화제는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 포스파이트 및/또는 옥타데실 3-(3',5'-디-tert. 부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트일 수 있다.
제산제는 또한 당업계에 일반적으로 공지되어 있다. 칼슘 스테아르레이트, 소듐 스테아레이트, 아연 스테아레이트, 마그네슘 옥사이드 및 아연 옥사이드, 합성 하이드로탈사이트(예를 들어 SHT, CAS-No. 11097-59-9), 락테이트 및 락틸레이트, 칼슘 스테아레이트(CAS No. 1592-23- 0) 및 아연 스테아레이트(CAS 번호 557-05-1)이다.
일반적인 블로킹 방지제는 규조토와 같은 천연 실리카(예를 들어 CAS 번호 60676-86-0(SuperfFloss™), CAS 번호 60676-86-0(SuperFloss E™) 또는 CAS 번호 60676-86-0(Celite 499™)), 합성 실리카(예를 들어 CAS 번호 7631-86-9, CAS 번호 7631-86-9, CAS 번호 7631-86-9, CAS 번호 7631-86-9, CAS 번호 7631-86-9, CAS 번호 7631-86-9, CAS 번호 112926-00-8, CAS 번호 7631-86-9 또는 CAS 번호 7631- 86-9), 실리케이트(예를 들어 알루미늄 실리케이트(카올린) CAS 번호 1318-74-7, 소듐 알루미늄 실리케이트 CAS 번호 1344-00-9, 소성 카올린 CAS 번호 92704-41-1, 알루미늄 실리케이트 CAS 번호 1327-36-2 또는 칼슘 실리케이트 CAS 번호 1344-95-2), 합성 제올라이트(예를 들어 소듐 칼슘 알루미노실리케이트 하이드레이트 CAS 번호 1344-01-0, CAS 번호 1344- 01-0, 또는 소듐 칼슘 알루미노실리케이트, 하이드레이트 CAS 번호 1344-01-0)이다.
자외선 차단제는 예를 들어 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-세바케이트(CAS 번호 52829-07-9, Tinuvin 770); 2-하이드록시-4-n-옥톡시-벤조페논(CAS 번호 1843-05-6, Chimassorb 81)이다. 바람직한 UV 안정화제는 n-헥사데실-3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤조에이트, 2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디놀과 고급 지방산(주로 스테아르산)의 에스테르 및/또는 폴리((6-모폴리노-s-트리아진-2,4-디일)(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)이미노)헥사메틸렌(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)이미노))의 혼합물과 같은 저분자량 및/또는 고분자량 UV 안정화제일 수 있다.
소듐 벤조에이트(CAS No. 532-32-1); 1,3:2,4-비스(3,4-디메틸벤질리덴)소르비톨(CAS 135861-56-2, Millad 3988)과 같은 알파 핵형성제가 있다. 적합한 정전기 방지제는 예를 들어 글리세롤 에스테르(CAS 번호 97593-29-8) 또는 에톡실화된 아민(CAS 번호 71786-60-2 또는 61791-31-9) 또는 에톡실화된 아미드(CAS 번호 204-393-1)이다. 일반적으로 이러한 첨가제는 중합체의 각 개별 구성요소에 대해 100 내지 2,000 ppm의 양으로 첨가된다.
본 발명은 또한 본원에 정의된 바와 같은 폴리올레핀 조성물의 제조 방법에 관한 것으로 이해된다. 방법은 하기 단계를 포함한다:
- 적어도 제1 폴리프로필렌 동종중합체; 선택적으로 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체, 추가로 선택적으로 적어도 하나의 제3 폴리프로필렌 동종중합체, 심지어 추가로 선택적으로 적어도 하나의 폴리프로필렌 이종상 공중합체; 필요한 양의 재생 재료, 유리 섬유 및 적어도 하나의 커플링제의 배합물 (A)의 혼합물을 제공하는 단계;
- 상기 혼합물을 압출기에서 용융시키는 단계; 및
- 선택적으로 수득된 폴리올레핀 조성물을 펠릿화하는 단계.
본 발명의 목적을 위해, 당업계에 공지된 임의의 적합한 용융 및 혼합 수단을 사용하여 혼합 및 용융을 수행할 수 있다.
그러나, 용융 및 혼합 단계는 혼합기 및/또는 혼합기, 고전단 또는 저전단 혼합기, 고속 혼합기 또는 이축 압출기에서 일어나는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 용융 및 혼합 단계는 동시 회전 이축 압출기와 같은 이축 압출기에서 일어난다. 이러한 이축 압출기는 당업계에 잘 알려져 있으며 당업자는 공정 장비에 따라 용융 및 혼합 조건(예를 들어 용융 온도, 스크류 속도 등)을 조정할 것이다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 조성물은 예를 들어 구조 제품, 기구, 자동차 물품, 파이프, 필름, 지오멤브레인, 지붕 적용, 연못 라이너, 포장, 캡 및 클로저의 제조에 있어서의 광범위한 적용에 사용될 수 있다. 추가로, 본 발명의 조성물의 만족스러운 인장 특성으로 인해, 이들은 필름(두께 400 미크론 이하) 또는 농업, 지붕 및 연못 라이너용 지오멤브레인과 같은 가요성 포일(두께 400 미크론 초과)로 사용될 수 있다. 전형적으로, 본원에 기재된 조성물은 다층 시트(예를 들어, 3층 지오멤브레인 시트)의 코어 층으로 사용되며, 여기서 외부 층은 다양한 종류의 폴리올레핀 재료로 제조된다.
실험 섹션
하기 구현예는 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 특정 양태 및 구현예를 입증하기 위해 포함된다. 그러나, 이하의 설명은 예시일 뿐이며 어떤 식으로든 본 발명을 제한하는 것으로 받아들여서는 안 된다는 것을 당업자는 이해해야 한다.
테스트 방법
용어 및 결정 방법의 하기 정의는 달리 정의되지 않는 한 본 발명의 상기 일반적인 설명 및 하기 구현예에 적용된다.
a) 재생물 배합물에서 이소택틱 폴리프로필렌(iPP), 폴리스티렌(PS), 에틸렌, PVC 및 폴리아미드-6 함량 결정
샘플 준비
모든 보정 샘플과 분석할 샘플을 용융 압착 플레이트에서 유사한 방식으로 준비하였다. 분석할 화합물 약 2 내지 3 g을 190℃에서 녹였다. 이어서, 20초 동안 유압 가열 프레스에서 60 내지 80 bar의 압력을 가하였다. 다음으로, 화합물의 형태를 제어하기 위해 샘플을 동일한 압력의 냉간 압착기에서 40초 안에 실온으로 냉각시킨다. 플레이트의 두께는 2.5 cm x 2.5 cm, 100 내지 200 μm 두께(샘플의 MFR에 따라 다름)의 금속 보정 프레임 플레이트로 제어하였고; 2개의 플레이트가 동시에 동일한 조건에서 동시에 생산되었다. FTIR 측정 전에 각 플레이트의 두께를 측정하였고; 모든 플레이트의 두께는 100 내지 200 μm였다. 플레이트 표면을 제어하고 측정 중 간섭을 피하기 위해 모든 플레이트를 2개의 양면 실리콘 이형지 사이에 눌렀다. 분말 샘플 또는 이종 화합물의 경우, 앞서 설명한 것과 동일한 조건으로 샘플를 압착 및 절단하여 균질성을 높이기 위해 압착 과정을 3회 반복하였다.
분광계:
Bruker Vertex 70 FTIR 분광계와 같은 표준 전송 FTIR 분광기를 하기 설정과 함께 사용하였다:
· 4000 내지 400 cm-1의 스펙트럼 범위,
· 6 mm의 구경,
· 2 cm-1의 스펙트럼 분해능,
· 16개의 백그라운드 스캔, 16개의 스펙트럼 스캔,
· 인터페로그램 제로 충전 인자 32,
· Norton Beer 강력한 아포디제이션.
스펙트럼은 Bruker Opus 소프트웨어에서 기록 및 분석되었다.
보정 샘플:
FTIR은 2차 방법이므로 일반적으로 하기와 같은 대상 분석 범위를 포괄하기 위해 여러 보정 표준을 합성하였다:
· PA의 경우 0.2 중량% 내지 2.5 중량%
· PS의 경우 0.1 중량% 내지 5 중량%
· PET의 경우 0.2 내지 2.5 중량%
· PVC의 경우 0.1 중량% 내지 4 중량%.
화합물에 사용된 상용 재료는 하기와 같았다: iPP로 Borealis HC600TF, HDPE로 Borealis FB3450, PET용 RAMAPET N1S(Indorama Polymer), 폴리아미드 6용 Ultramid® B36LN(BASF), 고충격 폴리스티렌(HIPS)용 Styrolution PS 486N(Ineos) 및 PVC용 Inovyn PVC 263B(분말 형태).
모든 화합물은 분해를 피하기 위해 265℃ 미만의 온도에서 10분 미만의 온도에서 Haake 반죽기에서 소규모로 제조되었다. 분해를 최소화하기 위해 Irgafos 168(3000 ppm)과 같은 추가 항산화제를 첨가하였다.
보정:
FTIR 보정 원칙은 모든 구성요소에 대해 동일하였다: 플레이트 두께로 나눈 특정 FTIR 밴드의 강도는 동일한 플레이트에서 1H 또는 13C 용액 상태 NMR에 의해 결정된 구성요소의 양과 상관관계가 있었다.
각각의 특정 FTIR 흡수 밴드는 구성요소 농도의 양에 따라 강도가 증가하고 보정 표준 및 실제 샘플의 조성에 관계없이 나머지 피크와의 격리로 인해 선택되었다.
이 방법론은 Signoret et al. "Alterations of plastic spectra in MIR and the potential impacts on identification towards recycling", Resources, conservation and Recycling journal, 2020, volume 161, article 104980에 기재되었다.
각 보정 밴드의 파장은 하기와 같았다:
· PA의 경우 3300 cm-1,
· PS의 경우 1601 cm-1,
· PET의 경우 1410 cm-1,
· PVC의 경우 615 cm-1,
· iPP의 경우 1167 cm-1.
각 중합체 구성요소 i에 대해, 선형 보정(비어-램버트(Beer-Lambert) 법칙의 선형성에 기초함)이 작제되었다. 이러한 보정에 사용되는 일반적인 선형 상관 관계는 하기와 같다:
Figure pct00001
여기서, xi는 중합체 구성요소 i의 분획량(중량%)이다.
Ei는 중합체 구성요소 i와 관련된 특정 밴드의 흡광도 강도(au 흡광도 단위)이다. 이러한 특정 밴드는 PA의 경우 3300 cm-1, PS의 경우 1601 cm-1, PET의 경우 1410 cm-1, PVC의 경우 615 cm-1, iPP의 경우 1167 cm-1이다.
d는 샘플 플레이트의 두께이다.
Ai 및 Bi는 각 보정 곡선에 대해 결정된 2개의 상관 계수이다.
C2가 풍부한 분획에 대해 특정 격리된 밴드를 찾을 수 없으므로 결과적으로 C2가 풍부한 분획은 간접적으로 추정된다.
Figure pct00002
EVA, 백악 및 활석 함량은 "반정량적으로" 추정된다. 따라서 이는 C2 풍부한 함량을 "반정량적"으로 되게 한다.
각 보정 표준에 대해 가능한 경우 각 구성요소의 양은 1H 또는 13C 용액 상태 NMR에 의해 기본 방법(PA 제외)으로 결정된다. NMR 측정은 FTIR 보정 곡선 작제에 사용된 정확히 동일한 FTIR 플레이트에서 수행되었다.
보정 곡선을 만들기 위해 iPP와 HDPE를 혼합하여 보정 표준을 준비하였다. 보정 표준의 필름 두께는 300 μm이다. iPP의 정량화를 위해 샘플 정량적 IR 스펙트럼의 PS 및 PA 6 함량을 Bruker Vertex 70 FTIR 분광계를 사용하여 고체 상태로 기록하였다. 스펙트럼은 190℃ 및 4 내지 6 mPa에서 압축 성형으로 제조된 50 내지 100 μm 두께의 25x25 mm 정사각형 필름에 기록되었다. 표준 투과 FTIR 분광법은 4000 내지 400 cm-1의 스펙트럼 범위, 6 mm의 구경, 2 cm-1의 스펙트럼 분해능, 16개의 백그라운드 스캔, 16개의 스펙트럼 스캔, 인터페로그램 제로 충전 계수 32 및 Norton Beer 강한 아포디제이션을 사용하여 사용되었다.
iPP에서 1167 cm-1에서의 밴드 흡수를 측정하고 보정 곡선(흡수/두께(cm) 대 iPP 함량(중량%))에 따라 iPP 함량을 정량화하였다.
1601 cm-1(PS) 및 3300 cm-1(PA6)에서 밴드의 흡수를 측정하고 보정선에 따라 PS- 및 PA6 함량을 정량화하였다(흡수/두께(cm) 대 PS 및 PA 함량(중량%)). 에틸렌 함량은 100에서 iPP, PS 및 PA6의 함량을 빼어 수득하였다. 분석은 이중 결정으로 수행하였다.
b) 활석 및 백악의 양은 TGA(열중량 분석)로 측정하였다; Perkin Elmer TGA 8000으로 실험을 수행하였다. 약 10-20 mg의 재료를 백금 팬에 넣었다. 온도는 50℃에서 10분 동안 평형을 이루었고, 그 후 질소 하에서 20℃/분의 가열 속도로 950℃까지 상승하였다. 대략 550℃ 내지 700℃(WCO2)의 중량 손실은 CaCO3에서 발생하는 CO2에 할당되었으므로 백악 함량은 하기와 같이 평가되었다:
백악 함량 = 100/44 x WCO2.
그 후 온도를 20℃/분의 냉각 속도로 300℃까지 낮췄다. 그런 다음 가스를 산소로 전환하고 온도를 다시 900℃로 높였다. 이 단계에서의 중량 손실은 카본 블랙(Wcb)에 할당되었다. 카본 블랙과 백악의 함량을 알면 백악과 카본 블랙을 제외한 회분 함량은 하기와 같이 계산되었다:
회분 함량 = (회분 잔류물) - 56/44 x WCO2 - Wcb
여기서 회분 잔류물은 질소 하에서 수행된 제1 단계에서 900℃에서 측정된 중량%이다. 회분 함량은 조사된 재생물의 활석 함량과 동일한 것으로 추정된다.
c) 종이, 목재의 양
종이와 목재는 밀링, 부유, 현미경 및 열중량 분석(TGA) 또는 부유 기술을 포함한 기존의 실험실 방법으로 결정되었다.
d) 금속의 양은 X선 형광(XRF)에 의해 결정되었다.
e) 리모넨의 양은 고체상 미세추출(HS-SPME-GC-MS)에 의해 결정되었다. 특정 샘플과 관련하여 추가 세부 정보가 아래에 제공된다.
f) 총 지방산의 양
고체상 미세 추출(HS-SPME-GC-MS)에 의해 결정되었다.
특정 샘플과 관련하여 추가 세부 정보가 아래에 제공된다.
g) 용융 유속은 표시된 대로 230℃ 또는 190℃에서 2.16 kg(MFR2)의 하중으로 측정되었다. 용융 유속은 ISO 1133으로 표준화된 시험 장치가 2.16 kg의 하중 하에서 230℃(또는 190℃)의 온도에서 10분 이내에 압출하는 중합체의 그램 단위 양이다.
h) 인장 계수, 인장 강도, 파단 인장 변형률, 인장 강도에서의 인장 변형률, 파단 인장 응력
측정은 테스트 표본의 컨디셔닝 시간(23℃, 50% 상대 습도) 96시간 후에 수행되었다.
인장 계수는 EN ISO 1873-2(도그본 모양, 4 mm 두께)에 기재된 사출 성형 표본을 사용하여 ISO 527-2(크로스 헤드 속도 = 1 mm/분; 23℃)에 따라 측정되었다.
인장 강도 및 파단 인장 변형률은 EN ISO 1873-2(도그본 모양, 4 mm 두께)에 기재된 사출 성형 표본을 사용하여 ISO 527-2(크로스 헤드 속도 = 50 mm/분; 23℃)에 따라 측정되었다.
인장 강도에서의 인장 변형률은 EN ISO 1873-2(도그본 모양, 4 mm 두께)에 기재된 바와 같이 사출 성형 표본을 사용하여 표본이 파손될 때까지 ISO 527-2에 따라 50 mm/분의 연신율로 측정되었다.
파단 인장 응력은 샘플 두께가 4 mm인 압축 성형 플라크로 제조된 샘플에 대해 ISO 527-2(크로스 헤드 속도 = 50 mm/분)에 따라 결정되었다.
i) 충격 강도는 EN ISO 1873-2에 따라 제조된 80 x 10 x 4 mm의 사출 성형 표본에 대해 ISO 179-1/1eA에 따라 +23℃(노치) 또는 ISO 179-1/1eU +23℃(노치 없음)에 따라 샤르피 충격 강도로 결정되었다. 이 표준에 따르면 샘플은 96시간 후에 테스트된다.
하기 표 1 내지 4에서 몇 가지 예(비교-CE; 발명-IE)가 요약된다. 20 및 30 중량% GF 등급의 경우 25 중량% REC 재료를 추가한 후에만 강성이 떨어지고 그 이후에도 순수 참조와 비교하여 여전히 허용 가능한 수준에 있음을 요약할 수 있다.
표 1은 하나의 프로필렌 동종중합체(PPH-1. MFR2 8 g/10분, Tc = 112.3℃), 재생 재료의 배합물 (A), 유리 섬유(GF1.2), 커플링제 및 추가 첨가제를 포함하는 폴리올레핀 조성물을 나타낸다.
표 2는 제1 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1, MFR2 8 g/10분, Tc = 112.3℃), 제2 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6, MFR2 0.2 g/10분, Tc = 118.9℃), 재생 재료의 배합물 (A), 유리 섬유(GF 1.2), 커플링제 및 추가 첨가제를 포함하는 폴리올레핀 조성물의 특성을 나타낸다.
표 3은 제1 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2, MFR2 20 g/10분, Tc = 129.6℃), 제2 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3, MFR2 75 g/10분, Tc = 116.9℃), 제3의 폴리프로필렌 동종 중합체(PPH-6, MFR2 0.2 g/10분, Tc = 118.9℃), 재생 재료의 배합물 (A), 유리 섬유(GF 1.2), 커플링제 및 추가 첨가제를 포함하는 폴리올레핀 조성물의 특성을 나타낸다.
표 4는 상이한 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1, MFR2가 20 g/10분인 PPH-2, MFR2가 75 g/10분인 PPH-3, MFR2가 125 g/10분인 PPH-4, MFR2가 800 g/10분인 PPH-5, MFR2가 0.2 g/10분인 PPH-6), 이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1, MFR2 18 g/10분), 재생 재료의 배합물 (A), 유리 섬유(GF 1.2), 커플링제 및 추가 첨가제를 포함하는 폴리올레핀 조성물의 특성을 나타낸다.
유리 섬유는 하기 공급업체 중 하나에서 얻을 수 있다: OC(Owens Corning), PPG/NEG, Johns Manville, 3B, Jushi, Taiwan Glass, Camelyaf, CPIC, Taishan, 유리 섬유 1.2.(평균 길이 4 mm, 평균 직경 13 μm) 및 4.1(평균 길이 4.5 mm, 평균 직경 13 μm)을 사용할 수 있다.
하기 첨가제를 사용하였다: 항산화제: AO1(Irganox1010FF), AO2, (ARENOX DS), AO3(IRGAFOS 168FF), AO4; 안료: CB(Plasblak PE6121, Cabot에서 시판); 커플링제: SCONA TPPP 8112 GA(AP 1.5 접착 촉진제: 말레산 무수물로 고도로 기능화된 폴리프로필렌).
구성요소 단위 CE1 IE1 CE2
PPH-1 중량% 67,55 33,4 0
DIPOLEN PP-70 중량% 0 32.9 66,3
GLASS 1.2 중량% 30,00 30 30
AP 1.5 중량% 1,00 1 1
CB 중량% 0,70 0,70 0,70
AO1 중량% 0,25 0,25 0,25
AO2 중량% 0,40 0,40 0,40
AO3 중량% 0,10 0,10 0,10
　 100,00 100 100,00
　
주된 특성 단위
MFR2 230℃/2,16 kg g/10분 2,9 4,0 4,6
회분 함량 중량% 30,4 30,8
인장 계수 23℃ MPa 7155 6620 6030
항복 인장 응력 23℃ MPa 105,6 83,2 71,9
항복 인장 변형률 23℃ % 3,06 2,48 2,76
파단 인장 응력 (@50 mm/분) 23℃ MPa 105 82 70,8
파단 인장 변형률 (@50 mm/분) 23℃ % 3,23 2,75 3,16
샤르피 1eA +23℃ kJ/m² 11,55 8,22 8,54
샤르피 1eU +23℃ kJ/m² 54,31 37,4 36,90
표 1: 하나의 프로필렌 동종중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1), 또는 각각 유리 섬유 GF 1.2와 혼합된 재생 재료(Dipolen)의 배합물 (A)를 포함하는 폴리올레핀 조성물(비교예 CE1-2)) 및 하나의 프로필렌 동종중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1), 재생 물질(Dipolen)의 배합물 (A) 및 본 발명에 따른 유리 섬유 GF 1.2를 포함하는 폴리올레핀 조성물(발명의 구현예 IE1-2)의 특성.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 구현예 IE에 따른 동종중합체-재생물 조성물의 용융 유속은 순수 동종중합체(CE-1)보다 높지만 재생물(CE-2)보다 낮다. 한편, 본 발명의 구현예에 따른 동종중합체-재생물 조성물의 인장 계수는 순수 동종중합체(CE-1)보다 낮고 재생물(CE-2)보다 높다.
따라서, 본 발명에 따른 동종중합체-재생물 조성물의 특성은 양호한 가공을 가능하게 하는 용융 유속 및 안정한 물질을 나타내는 인장 계수를 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동종중합체-재생물 조성물의 특성은 순수 동종중합체와 재생물 사이의 범위에 있다. 따라서, 본 발명에 따른 동종중합체-재생물 조성물은 순수한 동종중합체와 유사한 특성을 갖지만, 일정 비율의 재생물을 포함하고 따라서 더 나은 CO2 발자국을 갖는다.
구성요소 　 CE3 CE4 CE5 CE6 IE2 IE3 IE4 IE5 IE6 IE7
　 단위 　 　 　 　 　 　 　 　
PPH-1 중량% 67,55 　 61,9 50,6 42,5 33,7 46,5 36,9 31,1
PPH-6 중량% 　 　 16,0 16,0 　 　 　 16,0 16,0 16,0
Dipolen PP-70 중량% 　 67,5 61,9 16,9 25,0 33,8 15.4 25,0 30,8
유리 1.2 중량% 30 30 20 20 30 30 30 20 20 20
AP1.5 중량% 1,00 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
CB 중량% 0,70 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
AO1 중량% 0,25 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
AO2 중량% 0,40 0,4 0,4 0,4 0,4 　
AO3 중량% 0,10 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
　 단위 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
MFR2 230℃/2,16 kg g/10분 2,9 6,8 1,61 3,02 3,9 4,2 4,6 2,1 2,2 2,3
회분 함량 중량% 30,4 31,1 20,33 21,08 30,5 30,6 30,9 20,55 20,96 20,76
인장 계수 23℃ MPa 7155 6151 5029 4348 6958 6848 6731 4877 4780 4711
파단 인장 응력 (@50 mm/분) 23℃ MPa 105 73,4 81,98 59,46 90,1 86,4 84,3 71 68,1 66,81
샤르피 1eA +23℃ kJ/m² 11,6 9,0 10,3 8,1 8,8 8,3 8,5 7,8 7,9 7,6
샤르피 1eU +23℃ kJ/m² 54,3 38,2 48,6 37,5 43,1 42,2 40,4 38,7 36,9 37,0
표 2: 제1 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1) 또는 제2 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 0.2 g/10분인 PPH-6) 또는 유리 섬유 GF 1.2가 있거나 없는 재생 재료의 배합물 (A)를 포함하는 폴리올레핀 조성물(비교예 CE3-6) 및 본 발명에 따른 제1 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1), 제2 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 0.2 g/10분인 PPH-6), 재생 재료의 배합물 (A) 및 유리 섬유 GF 1.2(본 발명의 구현예 IE2-7)를 포함하는 폴리올레핀 조성물의 특성.
표 2는 (표 1의 결과와 유사하게) 본 발명의 구현예 IE2-7에 따른 동종중합체-재생 조성물의 용융 유속이 순수 동종중합체(CE-3)의 것보다 높지만 재생물(CE-4)보다 낮다는 것을 보여준다. 한편, 본 발명의 구현예 IE2-4에 따른 동종중합체-재생물 조성물의 인장 계수는 순수 동종중합체(CE-3)보다 낮지만 재생물(CE-4)보다 높다. 결과는 또한 유리 섬유 양의 영향을 보여준다. 더 많은 유리 섬유가 추가될수록 인장 모듈이 높아진다(IE2-4 및 IE5-7 참조).
　 　 CE7 CE8 CE9 CE10 IE8 IE9 IE10 IE11 IE16
구성요소 단위
PPH-1 중량% 67,55 61,65 61.55
PPH-2 중량% 11,75 11,75 13,35 13,35 56,2
PPH-3 중량% 22,9 25,9 27,9 33,6
PPH-6 중량% 16 16 4,9 4,9 5,6 5,6
Dipolen PP-70 중량% 67,55 28,0 25,0 30,7 25,0 20,00
유리 1.2 중량% 30 30 20 20 30 30 20 20 20,00
AP1.5 중량% 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,00
CB 중량% 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
AO1 중량% 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
AO2 중량% 0,4 0,4 0,1 0,4 0,4 0,1 0,1 0,4
AO3 중량% 0,1 0,1 0,4 0,4 0,1 0,1 0,4 0,4 0,1
AO4 중량% 0,25
MFR2 230℃/2,16 kg g/10분 2,9 6,8 1,7 1,6 6,9 7,6 9,0 10,0 8,39
회분 함량 중량% 30,4 31,1 19,7 20,3 31,0 30,3 20,8 20,2 21,7
인장 계수 23℃ MPa 7155 6151 5054 5029 6958 7048 4947 5043 5256
파단 인장 변형률 (@50 mm/분) 23℃ % 3,23 2,95 3,63 3,63 2,50 2,48 2,85 2,77
샤르피 1eA +23℃ kJ/m² 11,6 9,0 9,3 10,3 7,7 7,8 6,1 6,3 6,0
샤르피 1eU +23℃ kJ/m² 54,3 38,2 48,1 48,6 37,9 38,0 33,0 33,5
표 3: 폴리프로필렌 동종중합체(8 g/10분의 MFR2를 갖는 PPH-1, 20 g/10분의 MFR2를 갖는 PPH-2, 75 g/10분의 MFR2를 갖는 PPH-3, 0.2 g/10분의 MFR2를 갖는 PPH -6), 또는 유리 섬유 GF 1.2가 있거나 없는 재생 재료(Dipolen)의 배합물 (A)(비교예 CE7-10)를 포함하는 폴리올레핀 조성물 및 본 발명에 따른 제1 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1), 제2 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 20 g/10분인 PPH-2), 제3 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 75 g/10분인 PPH-3) 또는 제4 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 0.2 g/10분인 PPH-6), 재생 물질(Dipolen)의 배합물 (A) 및 유리 섬유 GF 1.2(본 발명의 구현예 IE8-11)를 포함하는 폴리올레핀 조성물의 특성.
표 3은 (이전 결과와 유사하게) 본 발명의 구현예 IE 8-11에 따른 동종중합체-재생 조성물의 용융 유속이 순수 동종중합체(CE-1)의 것보다 더 높다는 것을 보여준다. 본 발명의 구현예에 따른 동종중합체-재생 조성물의 인장 계수는 유리 섬유의 양의 영향을 다시 예시하고, 더 많은 유리 섬유가 첨가될수록 인장 모듈이 더 높아진다(IE8-11 참조).
구성요소 단위 IE12 IE13 IE14 IE15 CE11 CE22
PPH-1 중량% 62,55
PPH-2 중량% 12,55 27.55 15,55
PPH-3 중량% 49,55
PPH-4 중량% 15 22.55 22
PPH-5 중량% 10
PPHeco-1 중량% 10 15 28
PPH-6 중량% 15
Dipolen PP-70 중량% 40,00 40,00 40,00 40,00
유리 1.2 중량% 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00
AP1.5 중량% 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
CB 중량% 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70
AO1 중량% 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
AO2 중량% 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40
AO3 중량% 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
AO4 중량%
SUM 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
주된 특성 단위
Tm ℃ 163,90 164,30 163,20 164,20 165,80 163,20
밀도 g/cm³ 1053,2 1058,4 1053,0 1058,8 1053,3 1027,9
MFR 230℃/2,16kg g/10분 11,4 17,4 13,3 13,0 1,8 16,4
회분 함량 중량% 20,8 21,1 20,8 20,9 20,1 20,7
굴곡 계수 23℃ MPa 3985 4227 3848 4173 4383 3922
인장 계수 23℃ MPa 4599 4849 4454 4824 5092 4704
파단 인장 응력 (@50 mm/분) 23℃ MPa 61,78 67,66 59,18 67,21 81,48 75,54
샤르피 1eA +23℃ kJ/m² 7,2 6,2 7,6 6,3 9,5 11,0
표 4: 2개의 폴리프로필렌 중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1, MFR2가 75 g/10분인 PPH-3, MFR2가 0.2 g/10분인 PPH-6, MFR2가 18 g/10분인 PPHeco-1)플 포함하고, 유리 섬유 GF 1.2를 사용하지만 재생 재료(Dipolen)의 배합물 (A)를 사용하지 않는 폴리올레핀 조성물(비교예 CE11-12) 및 본 발명에 따른 상이한 폴리프로필렌 동종중합체(MFR2가 8 g/10분인 PPH-1, MFR2가 20 g/10분인 PPH-2, MFR2가 75 g/10분인 PPH-3, MFR2가 125 g/10분인 PPH-4, MFR2가 800 g/10분인 PPH-5, MFR2가 0.2 g/10분인 PPH-6), 및/또는 이종상 폴리프로필렌 공중합체(MFR2가 18 g/10분인 PPHeco-1), 재생 물질(Dipolen)의 배합물 (A) 및 유리 섬유 GF 1.2를 포함하는 폴리올레핀 조성물(본 발명의 구현예 IE12-15)의 특성.
표 4의 결과는 본 발명의 구현예 IE 12-15에 따른 동종중합체-재생물 조성물의 용융 유속 및 인장 계수가 조성물에 첨가된 순수 중합체의 유형에 의해 조정될 수 있음을 보여준다.

Claims (15)

  1. 폴리올레핀 조성물로서,
    a) 30 내지 60 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체;
    b) 15 내지 40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의, 8 내지 14 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 소비-후 및/또는 산업 폐기물로부터 유래된 폐플라스틱 재료로부터 회수된, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 3:7 내지 10:1의 비율로 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
    c) 17 내지 50 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 유리 섬유; 및
    d) 0.5 내지 2.5 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
    를 포함하며,
    모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%이고,
    상기 폴리올레핀 조성물은
    - 적어도 2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨);
    - 적어도 4 GPa의 인장 계수(ISO 527-2); 및
    - 적어도 5 kJ/m2의 충격 강도(ISO179-1, 샤르피 1eA +23℃)
    를 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    a) 30 내지 50 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 하나 이상의 폴리프로필렌 동종중합체;
    b) 15 내지 40 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의, 10 내지 12 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 재생 플라스틱 재료의 배합물 (A);
    c) 20 내지 50 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 유리 섬유;
    d) 0.5 내지 2.5 중량%(중합체 조성물의 전체 중량을 기준으로 함)의 적어도 하나의 커플링제, 및 선택적으로 추가 첨가제
    를 포함하고,
    모든 성분들의 합계는 항상 최대 100 중량%인 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    a1) 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
    a2) 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체 및 상기 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체는 이들의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg 하중, ISO 1133에 따라 측정됨)가 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    a1) 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체;
    a2) 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체;
    a3) 적어도 하나의 제3 폴리프로필렌 동종중합체
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 폴리프로필렌 동종중합체, 상기 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체 및 상기 적어도 하나의 제3 폴리프로필렌 동종중합체는 이들의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg 하중, ISO 1133에 따라 측정됨)가 서로 상이한 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 동종중합체는
    - 5 내지 15 g/10분, 바람직하게는 5 내지 10 g/10분 범위, 더 바람직하게는 8 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-1);
    - 10 내지 30 g/10분, 바람직하게는 15 내지 25 g/10분 범위, 더 바람직하게는 20 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-2);
    - 60 내지 100 g/10분, 바람직하게는 70 내지 80 g/10분 범위, 더 바람직하게는 75 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-3);
    - 100 내지 150 g/10분, 바람직하게는 100 내지 130 g/분 범위, 바람직하게는 125 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-4);
    - 600 내지 1000 g/10분, 바람직하게는 700 내지 900 g/10분 범위, 더 바람직하게는 800 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-5);
    - 1.5 g/10분 이하, 바람직하게는 0.15 내지 0.5 g/10분, 더 바람직하게는 0.3 내지 0.45 g/10분 범위, 더욱 바람직하게는 0.2 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정)를 갖는 적어도 하나의 폴리프로필렌 동종중합체(PPH-6)
    를 포함하는 군으로부터 선택되는 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 이종상(heterophasic) 폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이종상 폴리프로필렌 공중합체는
    - 15 내지 25 g/10분, 바람직하게는 15 내지 20 g/10분 범위, 더 바람직하게는 18 g/10분의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 갖는 적어도 하나의 이종상 폴리프로필렌 공중합체(PPHeco-1)인 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  8. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 내지 20 g/10분 범위, 바람직하게는 3 내지 17 g/10분, 더 바람직하게는 5 내지 15 g/10분, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 15 g/10분 범위의 용융 유속 MFR2(230℃, 2.16 kg, ISO 1133에 따라 측정됨)를 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 4.0 GPa, 바람직하게는 적어도 4.5 GPa, 더 바람직하게는 적어도 5.5 GPa, 바람직하게는 적어도 6 GPa, 더 바람직하게는 적어도 6.5 GPa, 더욱 더 바람직하게는 적어도 6.8 GPa, 특히 4 내지 14 GPa 범위, 더욱 특히 4.5 내지 12 GPa 범위의 인장 계수(ISO 527-2)를 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 5.0 kJ/m2, 바람직하게는 적어도 6.0 kJ/m2, 더욱 바람직하게는 적어도 7 kJ/m2, 더욱 더 바람직하게는 적어도 7.5 kJ/m2, 더 바람직하게는 적어도 8 kJ/m2, 더욱 더 바람직하게는 적어도 8.5 kJ/m2, 특히 5.0 내지 12.0 kJ/m2의 범위, 더욱 특히 5.5 내지 10 kJ/m2 범위의 충격 강도(ISO179-1, 샤르피 1eA +23℃)를 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 섬유는 2.0 내지 10.0 mm, 바람직하게는 2.0 내지 8.0 mm 범위, 더욱 더 바람직하게는 2.0 내지 6.0 mm 범위의 길이 및 5 내지 20 μm, 더 바람직하게는 8 내지 18 μm, 더 바람직하게는 8 내지 15 μm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커플링제는 기능화된 폴리프로필렌, 특히 말레산 무수물(MAH)로 기능화된 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 폴리올레핀 조성물의 용도로서,
    구조 제품, 기구, 자동차 물품, 파이프, 필름, 지오멤브레인, 지붕 적용, 연못 라이너, 포장, 캡 및 클로저의 제조에 있어서의, 뿐만 아니라 다층 폴리올레핀 시트 또는 필름의 코어 층(들)에서의, 용도.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 폴리올레핀 조성물을 포함하는 물품.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 폴리올레핀 조성물의 제조 방법으로서,
    - 적어도 제1 폴리프로필렌 동종중합체; 선택적으로 적어도 하나의 제2 폴리프로필렌 동종중합체, 추가로 선택적으로 적어도 하나의 제3 폴리프로필렌 동종중합체, 심지어 추가로 선택적으로 적어도 하나의 폴리프로필렌 이종상 공중합체; 필요한 양의 재생 재료, 유리 섬유 및 적어도 하나의 커플링제의 배합물 (A)의 혼합물을 제공하는 단계;
    - 상기 혼합물을 압출기에서 용융시키는 단계; 및
    - 선택적으로 수득된 폴리올레핀 조성물을 펠릿화하는 단계
    를 포함하는, 방법.
KR1020237016520A 2020-10-19 2021-10-18 폴리프로필렌 동종중합체 및 재생 플라스틱 재료를 포함하는 폴리올레핀 조성물 KR20230091124A (ko)

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