KR20240061167A - 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 Download PDF

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KR20240061167A
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Abstract

본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 재생 폴리프로필렌 수지 20 내지 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 100 중량부; 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 1 내지 5 mm인 제1 유리 섬유 5 내지 30 중량부; 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 7 내지 15 mm인 제2 유리 섬유 15 내지 40 중량부; 무수말레산 변성 폴리프로필렌 0.5 내지 3.5 중량부; 및 제올라이트 0.1 내지 3 중량부;를 포함하며, 상기 제1 유리 섬유 및 상기 제2 유리 섬유의 중량비는 1 : 1 내지 1 : 3인 것을 특징으로 한다. 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 재생 폴리프로필렌 수지를 사용하여 친환경적이고, 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 재생 소재를 사용하여 친환경적이고, 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 내약품성, 내후성, 가공성 등이 우수하여, 사출 성형품, 필름, 블로우 성형품의 형태로의 제조가 용이하고, 전기부품, 자동차, 건축재료 등의 분야에 폭넓게 사용되는 재료이다.
이산화탄소(CO2) 저감 등의 친환경 이슈에 따라, 사용이 완료된 폴리프로필렌 수지 등의 열가소성 수지를 재생하여 사용하는 재생 플라스틱의 개발이 요구되고 있다.
그러나, 재생 플라스틱의 경우, 오랜 시간 동안 일상에서 사용되며 산화되고, 재가공 시 한번 더 열 이력을 받으므로, 일반 플라스틱 소재(열가소성 수지 조성물)에 비하여 기계적 물성, 내열성, 치수 안정성 등이 저하되는 단점이 있다.
따라서, 재생 폴리프로필렌 수지를 사용하여 친환경적이고, 재생 폴리프로필렌 수지를 적용하여도, 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 미국 등록특허 US 5,660,770호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 재생 폴리프로필렌 수지를 사용하여 친환경적이고, 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 폴리프로필렌 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 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 재생 폴리프로필렌 수지 20 내지 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 100 중량부; 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 1 내지 5 mm인 제1 유리 섬유(SGF) 5 내지 30 중량부; 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 7 내지 15 mm인 제2 유리 섬유(LGF) 15 내지 40 중량부; 무수말레산 변성 폴리프로필렌 0.5 내지 3.5 중량부; 및 제올라이트 0.1 내지 3 중량부;를 포함하며, 상기 제1 유리 섬유 및 상기 제2 유리 섬유의 중량비는 1 : 1 내지 1 : 3인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지는 호모 폴리프로필렌 수지, 블록 폴리프로필렌 수지 및 랜덤 폴리프로필렌 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 재생 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 10 내지 100 g/10분일 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 재생 폴리프로필렌 수지를 제외한 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 4 내지 80 g/10분일 수 있다.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 무수말레산 변성 폴리프로필렌은 무수말레산의 그라프트율이 0.5 내지 3 중량%일 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 50mm/min의 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장강도가 1,000 내지 1,500 kgf/cm2일 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 50mm/min의 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장탄성률이 50,000 내지 90,000 kgf/cm2일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min의 조건에서 측정한 6.4 mm 두께 시편의 굴곡강도가 1,000 내지 1,500 kgf/cm2일 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min 조건에서 측정한 6.4 mm 두께 시편의 굴곡탄성률이 45,000 내지 70,000 kgf/cm2일 수 있다.
10. 상기 1 내지 9 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 10 내지 20 kgf·cm/cm일 수 있다.
11. 상기 1 내지 10 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여, 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　145 내지 165℃일 수 있다.
12. 상기 1 내지 11 구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D955에 의거하여, 두께 3.2 mm 및 직경 100 mm의 원형시편에 대하여 측정한 흐름방향(MD) 성형수축률이 0.2 내지 0.5%일 수 있고, 수직방향(TD) 성형수축률이 0.2 내지 0.5%일 수 있다.
13. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 재생 폴리프로필렌 수지를 사용하여 친환경적이고, 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 (A) 폴리프로필렌 수지; (B) 제1 유리 섬유; (C) 제2 유리 섬유; (D) 무수말레산 변성 폴리프로필렌; 및 (E) 제올라이트;를 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 폴리프로필렌 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리프로필렌 수지는 재생 폴리프로필렌 수지를 포함하여 친환경적이고, 특정 길이 범위를 갖는 제1 유리 섬유 및 제2 유리 섬유와 무수말레산 변성 폴리프로필렌 및 제올라이트와 함께 적용되어, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 재생 폴리프로필렌 수지(재생재) 및 통상의 폴리프로필렌 수지 조성물에 적용되는 폴리프로필렌 수지(신재)를 혼합하여 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 재생 폴리프로필렌 수지는 전체 폴리프로필렌 수지 100 중량% 중, 20 내지 40 중량%, 예를 들면 22 내지 35 중량%로 포함될 수 있다. 상기 재생 폴리프로필렌 수지의 함량이 전체 폴리프로필렌 수지 100 중량% 중, 20 중량% 미만일 경우, 본 발명의 친환경성을 얻지 못하고, 40 중량%를 초과할 경우, 강성, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지(재생재 및 신재)는 호모 폴리프로필렌 수지, 블록 폴리프로필렌 수지 및 랜덤 폴리프로필렌 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 블록 폴리프로필렌 수지는 호모 폴리프로필렌 블록과 에틸렌-프로필렌 공중합체 블록 및/또는 호모 폴리에틸렌 블록으로 구성된 블록 폴리프로필렌 수지일 수 있고, 상기 랜덤 폴리프로필렌 수지는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체일 수 있다.
구체예에서, 상기 재생 폴리프로필렌 수지(재생재)는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 10 내지 100 g/10분, 예를 들면 20 내지 80 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 재생 폴리프로필렌 수지를 제외한 폴리프로필렌 수지(신재)는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 4 내지 80 g/10분, 예를 들면 4 내지 50 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성 등이 우수할 수 있다.
(B) 제1 유리 섬유
본 발명의 일 구체예에 따른 제1 유리 섬유는 상기 폴리프로필렌 수지에 특정 길이 범위를 갖는 제2 유리 섬유와 무수말레산 변성 폴리프로필렌 및 제올라이트와 함께 적용되어, 재생 폴리프로필렌 수지를 적용함에도, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 1 내지 5 mm인 짧은 유리 섬유(short glass fiber)를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 제1 유리 섬유는 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 측정한 단면 직경이 5 내지 20 ㎛, 예를 들면 7 내지 15 ㎛일 수 있고, 광학 현미경으로 측정 및 산출한 평균 길이가 1 내지 5 mm, 예를 들면 2 내지 5 mm일 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 제1 유리 섬유는 섬유 형태일 수 있고, 원형, 타원형, 직사각형 등의 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들면, 원형 및/또는 직사각형 단면의 섬유형 유리 섬유를 사용하는 것이 기계적 물성 측면에서 바람직할 수 있다.
구체예에서, 상기 제1 유리 섬유는 통상의 표면 처리제로 처리된 것일 수 있다. 상기 표면 처리제로는 실란계 화합물, 우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 제1 유리 섬유는 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 30 중량부, 예를 들면 10 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 상기 제1 유리 섬유의 함량이 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성 등이 저하될 우려가 있고, 30 중량부를 초과할 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 외관 특성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 제2 유리 섬유
본 발명의 일 구체예에 따른 제2 유리 섬유는 상기 폴리프로필렌 수지에 상기 제1 유리 섬유와 무수말레산 변성 폴리프로필렌 및 제올라이트와 함께 적용되어, 재생 폴리프로필렌 수지를 적용함에도, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 7 내지 15 mm인 긴 유리 섬유(long glass fiber)를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 제2 유리 섬유는 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 측정한 단면 직경이 5 내지 20 ㎛, 예를 들면 7 내지 15 ㎛ 일 수 있고, 광학 현미경으로 측정 및 산출한 평균 길이가 7 내지 15 mm, 예를 들면 8 내지 13 mm일 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 치수안정성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 제2 유리 섬유는 섬유 형태일 수 있고, 원형, 타원형, 직사각형 등의 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들면, 원형 및/또는 직사각형 단면의 섬유형 유리 섬유를 사용하는 것이 기계적 물성 측면에서 바람직할 수 있다.
구체예에서, 상기 제2 유리 섬유는 통상의 표면 처리제로 처리된 것일 수 있다. 상기 표면 처리제로는 실란계 화합물, 우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 제2 유리 섬유는 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 15 내지 40 중량부, 예를 들면 20 내지 35 중량부로 포함될 수 있다. 상기 제2 유리 섬유의 함량이 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 15 중량부 미만일 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성 등이 저하될 우려가 있고, 40 중량부를 초과할 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 제1 유리 섬유 및 상기 제2 유리 섬유의 중량비(제1 유리 섬유 : 제2 유리 섬유)는 1 : 1 내지 1 : 3, 예를 들면 1 : 1.05 내지 1 : 2.75일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리프로필렌 수지 조성물(성형품)의 강성, 내충격성, 치수 안정성 등이 더 우수할 수 있다.
(D) 무수말레산 변성 폴리프로필렌
본 발명의 일 구체예에 따른 무수말레산 변성 폴리프로필렌은 상기 폴리프로필렌 수지에 상기 제1 유리 섬유, 상기 제2 섬유 및 제올라이트와 함께 적용되어, 재생 폴리프로필렌 수지를 적용함에도, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 폴리프로필렌에 무수말레산을 (그라프트) 중합한 무수말레산 변성 폴리프로필렌을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 무수말레산 변성 폴리프로필렌은 무수말레산의 그라프트율이 0.5 내지 3.0 중량%, 예를 들면 0.6 내지 2.0 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 무수말레산 변성 폴리프로필렌은 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 50 내지 200 g/10분, 예를 들면 70 내지 150 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 함침성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 무수말레산 변성 폴리프로필렌은 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 3.5 중량부, 예를 들면 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기 무수말레산 변성 폴리프로필렌의 함량이 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 0.5 중량부 미만일 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있고, 3.5 중량부를 초과할 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 외관 특성 등이 저하될 우려가 있다.
(E) 제올라이트
본 발명의 일 구체예에 따른 제올라이트(zeolite)는 상기 폴리프로필렌 수지에 상기 제1 유리 섬유, 상기 제2 섬유 및 무수말레산 변성 폴리프로필렌과 함께 적용되어, 재생 폴리프로필렌 수지를 적용함에도, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 제올라이트를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 제올라이트는 공극 크기(pore size)가 0.1 내지 0.8 nm, 예를 들면 0.3 내지 0.6 nm이고, 평균 입자 크기가 0.5 내지 6 ㎛, 예를 들면 1 내지 5 ㎛인 다공성 입자일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 우수할 수 있다. 여기서, 제올라이트의 평균 입자 크기는 레이저 회절 산란 법으로 입도 분포를 구한 후, 누적 값 50%에서의 입경을 평균 입자 크기로 하였다.
구체예에서, 상기 제올라이트는 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 3 중량부, 예를 들면 0.5 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 제올라이트의 함량이 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 미만일 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 외관 특성 등이 저하될 우려가 있고, 3 중량부를 초과할 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물의 외관 특성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 통상의 폴리프로필렌 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 충격보강제, 난연제, 적하 방지제, 산화 방지제, 계면 활성제, 활제, 이형제, 핵제, UV 안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 180 내지 320℃, 예를 들면 240 내지 300℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D638에 따라 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장강도가 1,000 내지 1,500 kgf/cm2, 예를 들면 1,040 내지 1,400 kgf/cm2일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D638에 따라 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장탄성률이 50,000 내지 90,000 kgf/cm2, 예를 들면 55,000 내지 80,000 kgf/cm2일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min의 조건에서 측정한 6.4 mm 두께 시편의 굴곡강도가 1,000 내지 1,500 kgf/cm2, 예를 들면 1,050 내지 1,480 kgf/cm2일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min 조건에서 측정한 6.4 mm 두께 시편의 굴곡탄성률이 45,000 내지 70,000 kgf/cm2, 예를 들면 50,000 내지 65,000 kgf/cm2일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 10 내지 20 kgf·cm/cm, 예를 들면 10.1 내지 18 kgf·cm/cm일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여, 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　145 내지 165℃, 예를 들면 150 내지 160℃일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D955에 의거하여, 두께 3.2 mm 및 직경 100 mm의 시편에 대하여 측정한 흐름방향(MD) 성형수축률이 0.2 내지 0.5%, 예를 들면 0.31 내지 0.45%일 수 있고, 수직방향(TD) 성형수축률이 0.2 내지 0.5%, 예를 들면 0.35 내지 0.47%일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 폴리프로필렌 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.
구체예에서, 상기 성형품은 재생 폴리프로필렌 수지를 사용하여 친환경적이고, 강성, 내충격성, 내열성, 치수 안정성, 외관 특성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 전기 전자 제품, 자동차 부품 등으로 유용하며, 특히, 세탁기 드럼 터브(drum tub), 식기세척기 등으로 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
(A1) 재생 폴리프로필렌 수지 (제조사: 우리플라, 제품명: R170LC, 유동흐름지수(Melt-flow index): 30 g/10분)를 사용하였다.
(A2) 폴리프로필렌 수지(제조사: 롯데케미칼, 제품명: J-150, 유동흐름지수(Melt-flow index): 10 g/10분)를 사용하였다.
(B) 제1 유리 섬유
유리 섬유(제조사: 오웬스코닝, 제품명: 147A-PP, 단면 직경: 14 ㎛, 길이: 4 mm)를 사용하였다.
(C) 제2 유리 섬유
유리 섬유(제조사: KCC, 제품명: CS331, 단면 직경: 13 ㎛, 길이: 9 mm)를 사용하였다.
(D) 무수말레산 변성 폴리프로필렌
무수말레산 변성 폴리프로필렌(제조사: 롯데케미칼, 제품명: CM1120H, 무수말레산 그라프트율: 1.0 중량%)을 사용하였다.
(E) 제올라이트
제올라이트(제조사: HUIYING CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD, 제품명: Zeolite 4A, 평균 입자 크기: 2 내지 4 ㎛, 공극 크기: 0.3 내지 0.6 nm)를 사용하였다.
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 11
상기 각 구성 성분을 하기 표 1, 2, 3 및 4에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 250℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=40, 직경 75 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 2시간 이상 건조 후, 110톤 사출기(성형 온도: 230℃, 금형 온도: 40℃)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) 인장강도(단위: kgf/cm2): ASTM D638에 의거하여, 50 mm/min의 조건에서, 3.2 mm 두께 시편의 인장강도를 측정하였다.
(2) 인장탄성률(단위: kgf/cm2): ASTM D638에 의거하여, 50 mm/min의 조건에서, 3.2 mm 두께 시편의 인장탄성률을 측정하였다.
(3) 굴곡강도(단위: kgf/cm2): ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min의 조건에서, 6.4 mm 두께 시편의 굴곡강도를 측정하였다.
(4) 굴곡탄성률(단위: kgf/cm2): ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min의 조건에서, 6.4 mm 두께 시편의 굴곡탄성률을 측정하였다.
(5) 노치 아이조드 충격강도(단위: kgf·cm/cm): ASTM D256에 의거하여, 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도를 측정하였다.
(6) 열변형 온도(단위: ℃): ASTM D648에 의거하여, 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)를 측정하였다.
(7) 성형 수축률(단위: %): ASTM D955에 의거하여, 두께 3.2 mm 및 직경 100 mm의 원형 시편의 흐름방향(MD) 성형수축률 및 수직방향(TD) 성형수축률을 측정하였다.
(8) 성형 후 유리 섬유 평균 길이(단위: mm): 사출 시편을 600℃에서, 4시간 동안 열처리하여 녹인 후, 광학 현미경으로 잔존 유리 섬유 500개의 길이를 측정하고, 평균 길이를 산출하였다.
(9) 외관 평가: 400 mm × 250 mm × 2 mm 크기 사출 시편의 표면에 대하여, 육안으로 보이는 길이가 0.3 cm 이상인 섬유 뭉침 개수를 확인하였다. (○: 30개 이하, △: 31 내지 50개, ×: 50개 이상)
실시예
1 2 3 4 5 6
(A) (중량%) (A1) 26.4 26.8 22 35 26.6 26.6
(A2) 73.6 73.2 78 65 73.4 73.4
(B) (중량부) 17.6 17.9 17.5 17.5 10 25
(C) (중량부) 26.4 26.9 26.3 26.3 26.3 26.3
(D) (중량부) 1.8 2.7 2.3 2.3 2.3 2.3
(E) (중량부) 0.9 1.8 1.4 1.4 1.4 1.4
인장강도 (kgf/cm2) 1,210 1,215 1,230 1,120 1,040 1,265
인장탄성률 (kgf/cm2) 68,660 67,860 68,760 68,640 65,460 70,560
굴곡강도 (kgf/cm2) 1,347 1,394 1,401 1,305 1,204 1,454
굴곡탄성률 (kgf/cm2) 60,238 60,809 60,605 60,104 55,105 63,239
노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 13.85 13.91 14.12 13.45 11.54 14.12
열변형 온도 (℃) 158.12 158.63 158.34 155.64 157.12 158.45
MD 성형수축률 (%) 0.341 0.337 0.339 0.335 0.354 0.321
TD 성형수축률 (%) 0.395 0.394 0.394 0.393 0.413 0.374
성형 후 유리 섬유 평균 길이 (mm) 1.68 1.69 1.73 1.45 1.91 1.52
외관 평가 ○ ○ ○ ○ ○ ○
　 실시예
7 8 9 10 11 12
(A) (중량%) (A1) 26.6 26.6 26.6 26.6 26.6 26.6
(A2) 73.4 73.4 73.4 73.4 73.4 73.4
(B) (중량부) 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5
(C) (중량부) 20 35 26.3 26.3 26.3 26.3
(D) (중량부) 2.3 2.3 1 3 2.3 2.3
(E) (중량부) 1.4 1.4 1.4 1.4 0.5 2.5
인장강도 (kgf/cm2) 1,050 1,295 1,150 1,225 1,090 1,220
인장탄성률 (kgf/cm2) 65,740 70,480 68,540 68,460 67,890 68,740
굴곡강도 (kgf/cm2) 1,195 1,465 1,295 1,389 1,225 1,335
굴곡탄성률 (kgf/cm2) 55,023 63,160 59,870 60,450 60,125 60,545
노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 10.12 16.45 12.84 13.87 12.98 14.04
열변형 온도 (℃) 157.1 158.95 158.01 158.67 158.15 158.98
MD 성형수축률 (%) 0.355 0.315 0.342 0.339 0.34 0.339
TD 성형수축률 (%) 0.412 0.369 0.394 0.395 0.396 0.397
성형 후 유리 섬유 평균 길이 (mm) 1.56 1.81 1.68 1.69 1.69 1.68
외관 평가 ○ ○ ○ ○ ○ ○
　 비교예
1 2 3 4 5
(A) (중량%) (A1) 45 26.6 26.6 26.6 26.6
(A2) 55 73.4 73.4 73.4 73.4
(B) (중량부) 17.5 1 35 17.5 17.5
(C) (중량부) 26.3 26.3 26.3 10 45
(D) (중량부) 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3
(E) (중량부) 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
인장강도 (kgf/cm2) 980 850 1,315 800 1,350
인장탄성률 (kgf/cm2) 67,540 45,200 72,650 45,100 72,900
굴곡강도 (kgf/cm2) 1,190 950 1,505 900 1,550
굴곡탄성률 (kgf/cm2) 60,140 40,400 65,240 40,300 65,340
노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 12.54 11.45 15.14 10.45 16.85
열변형 온도 (℃) 154.64 155.64 159.45 154.95 159.67
MD 성형수축률 (%) 0.341 0.377 0.305 0.375 0.304
TD 성형수축률 (%) 0.398 0.436 0.355 0.435 0.353
성형 후 유리 섬유 평균 길이 (mm) 1.35 2.33 1.37 1.25 1.91
외관 평가 △ ○ × ○ ×
비교예
6 7 8 9 10 11
(A) (중량%) (A1) 26.6 26.6 26.6 26.6 26.6 26.6
(A2) 73.4 73.4 73.4 73.4 73.4 73.4
(B) (중량부) 17.5 17.5 17.5 17.5 30 5
(C) (중량부) 26.3 26.3 26.3 26.3 15 40
(D) (중량부) 0.1 4 2.3 2.3 2.3 2.3
(E) (중량부) 1.4 1.4 0.05 3.5 1.4 1.4
인장강도 (kgf/cm2) 960 1,305 980 1,305 1,110 1,320
인장탄성률 (kgf/cm2) 67,700 68,540 69,200 69,050 68,950 68,750
굴곡강도 (kgf/cm2) 1,120 1,385 1,155 1,340 1,205 1,410
굴곡탄성률 (kgf/cm2) 58,970 60,600 59,610 60,105 59,140 60,360
노치 아이조드 충격강도 (kgf·cm/cm) 9.45 14.15 13.45 14.45 9.54 15.45
열변형 온도 (℃) 158.45 158.75 158.45 158.95 158.64 158.97
MD 성형수축률 (%) 0.341 0.342 0.344 0.341 0.352 0.335
TD 성형수축률 (%) 0.395 0.396 0.396 0.395 0.405 0.385
성형 후 유리 섬유 평균 길이 (mm) 1.68 1.69 1.65 1.69 1.21 2.23
외관 평가 × × × × △ ×
상기 결과로부터, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 재생 폴리프로필렌 수지를 사용하여 친환경적이고, 강성(인장강도, 인장탄성률, 굴곡강도, 굴곡탄성률), 내충격성(노치 아이조드 충격강도), 내열성(열변형 온도), 치수 안정성(MD 및 TD 성형수축률), 이들의 물성 발란스 등이 모두 우수함을 알 수 있다.
반면, 재생 폴리프로필렌 수지의 함량이 본 발명의 범위 미만일 경우, 친환경성을 목적으로 하는 본 발명에 적합하지 않고, 재생 폴리프로필렌 수지의 함량이 본 발명의 범위 초과인 비교예 1의 경우, 강성, 외관 특성 등이 저하됨을 알 수 있다. 제1 유리 섬유의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 2의 경우, 강성 등이 저하됨을 알 수 있고, 제1 유리 섬유의 함량이 본 발명의 범위 초과인 비교예 3의 경우, 외관 특성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 제2 유리 섬유의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 4의 경우, 강성 등이 저하됨을 알 수 있고, 제2 유리 섬유의 함량이 본 발명의 범위 초과인 비교예 5의 경우, 강성, 외관 특성 등이 저하됨을 알 수 있다. 무수말레산 변성 폴리프로필렌의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 6의 경우, 강성, 내충격성 등이 저하됨을 알 수 있고, 무수말레산 변성 폴리프로필렌의 함량이 본 발명의 범위 초과인 비교예 7의 경우, 외관 특성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 제올라이트의 함량이 본 발명의 범위 미만인 비교예 8의 경우, 강성, 외관 특성 등이 저하됨을 알 수 있고, 제올라이트의 함량이 본 발명의 범위 초과인 비교예 9의 경우, 외관 특성 등이 저하됨을 알 수 있다. 또한, 제1 유리 섬유 및 제2 유리 섬유의 함량이 본 발명의 범위에 포함되더라도, 제1 유리 섬유 및 제2 유리 섬유의 중량비가 본 발명의 범위 미만(1 : 0.5)인 비교예 10의 경우, 내충격성, 외관 특성 등이 저하됨을 알 수 있고, 본 발명의 범위 초과(1 : 4)인 비교예 11의 경우, 외관 특성 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 (13)

  1. 재생 폴리프로필렌 수지 20 내지 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 100 중량부;
    단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 1 내지 5 mm인 제1 유리 섬유 5 내지 30 중량부;
    단면 직경이 5 내지 20 ㎛이고 평균 길이가 7 내지 15 mm인 제2 유리 섬유 15 내지 40 중량부;
    무수말레산 변성 폴리프로필렌 0.5 내지 3.5 중량부; 및
    제올라이트 0.1 내지 3 중량부;를 포함하며,
    상기 제1 유리 섬유 및 상기 제2 유리 섬유의 중량비는 1 : 1 내지 1 : 3인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 호모 폴리프로필렌 수지, 블록 폴리프로필렌 수지 및 랜덤 폴리프로필렌 수지 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 재생 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 10 내지 100 g/10분인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 재생 폴리프로필렌 수지를 제외한 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 4 내지 80 g/10분인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무수말레산 변성 폴리프로필렌은 무수말레산의 그라프트율이 0.5 내지 3 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 50mm/min의 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장강도가 1,000 내지 1,500 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여, 50mm/min의 조건에서 측정한 3.2 mm 두께 시편의 인장탄성률이 50,000 내지 90,000 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min의 조건에서 측정한 6.4 mm 두께 시편의 굴곡강도가 1,000 내지 1,500 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 2.8 mm/min 조건에서 측정한 6.4 mm 두께 시편의 굴곡탄성률이 45,000 내지 70,000 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 두께 1/8" 시편의 노치 아이조드 충격강도가 10 내지 20 kgf·cm/cm인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여, 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　145 내지 165℃인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D955에 의거하여, 두께 3.2 mm 및 직경 100 mm의 시편에 대하여 측정한 흐름방향(MD) 성형수축률이 0.2 내지 0.5%이고, 수직방향(TD) 성형수축률이 0.2 내지 0.5%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
KR1020220142522A 2022-10-31 2022-10-31 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 KR20240061167A (ko)

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