KR960004678B1

KR960004678B1 - 압출성형용 폴리프로필렌 수지 조성물

Info

Publication number: KR960004678B1
Application number: KR1019920020522A
Authority: KR
Inventors: 임기철; 강기홍
Original assignee: 대림산업주식회사; 장흥규
Priority date: 1992-11-03
Filing date: 1992-11-03
Publication date: 1996-04-11
Also published as: KR940011561A

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

압출성형용 폴리프로필렌 수지 조성물

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 고무(이하 열가소성 탄성체라 한다)를 용융, 혼련하여 유연성이 있으면서 내충격성이 개선된 삼성분계의 압축성형용 폴리프로필렌 수지조성물에 관한 것으로서 이러한 수지 조성물은 온수온돌용 파이프성형에 매우 적합하다.

결정성 폴리프로필렌수지는 비중이 작기 때문에 제품의 경량화가 가능하고 강성, 내열성이 우수한 반면에 실온이하, 특히 0℃ 이하에서의 내충격성이 나쁜 결점을 가지고 있다. 이러한 결점을 개선시킬 목적으로 폴리프로필렌에 폴리부타디엔, 열가소성탄성체를 혼합하거나 열가소성 탄성체와 폴리에틸렌을 혼합하는 방법이 종래부터 널리 시행되고 있다.

폴리프로필렌에 폴리부타디엔이나 열가소성탄성체를 혼합한 조성물은 내충격성은 개선되나 유연성이 나쁘고, 유연성을 개선시키기 위하여 열가소성 탄성체의 함량을 증가시키면 그에 따라서 내열성이 저하되는 문제가 있다. 폴리프로필렌에 고밀도 폴리에틸렌 또는 저밀도 폴리에틸렌을 혼합하는 것은 유연성이 나쁘고, 저온에서의 충격강도 개선효과가 없다. 따라서, 본 발명은 유연성이 있으면서, 내열성 및 인장강도가 크게 저하되지 않고, 특히 저온에서의 충격강도가 크게 개선된 압출성형용, 특히 온수온돌용 파이프에 적합한 폴리프로필렌 수지조성물을 제공하기 위한 것이다.

폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 열가소성 탄성체로 이루어진 수지조성물을 제조하는 방법은 일본특허공보 소 54-41590호에 잘 나타나 있다. 여기에서는 가공성과 더불어 충격강도 및 저온취화온도를 향상시키는 것을 주 목적으로 한 것으로, 여기에 사용된 각 성분의 용융지수는 10g/10min 이상으로 이러한 성분들을 혼합하여 제조한 조성물은 높은 용융지수 값을 나타내게 된다. 따라서, 위의 방법으로 제조된 조성물의 이용분야는 가공시 좋은 흐름성이 요구되는 분야, 즉 사출성형분야에 적합한 조성물이 된다. 충격강도의 개선점도는 사출성형용으로서는 어느정도 개선이 가능하지만 압축성형용 조성물의 충격강도와는 큰 차이가 나므로 비교의 대상이 되지 못한다.

또, 일본특허공보 소 58-2340호는 폴리프로필렌수지에 가교된 열가소성 탄성체 및 부분가교된 폴리에틸렌수지를 용융혼합하는 방법으로서 최종조성물을 제조하기까지 여러번의 제조공정을 거쳐야 하는 등 번거로울 뿐만 아니라, 인체에 해로운 가교제 및 가교조제를 첨가하므로 식수배관용으로도 사용되는 플라스틱관의 사용원료로는 적합하지가 않다.

또, 일본특허공보 소 49-99351호, 소 55-151047호, 소 56-163137호는 폴리프로필렌의 강성과 충격강도가 균형을 이루는 조성물에 관한 것으로서, 이와 같은 조성물은 높은 흐름성이 요구되므로 사출성형에 더 적합하며, 두께가 두꺼운 제품이 요구되는, 특히 파이프와 같은 압축성형분야에는 적용이 불가능하다.

또, 일본특허 공보 소 50-51145호는 유연성을 가지면서 동시에 내열성 및 내한성을 개선시키기 위한 방법으로 폴리에틸렌 또는 열가소성 탄성체가 주체인 수지 조성물로서, 일반적으로 알려진 사실과 같이 폴리프로필렌을 주체로 한 수지 조성물보다 내열성이 떨어지므로 실온이상 특히 80℃이상의 고온에서 장기간 사용시 내구성에 문제가 있다는 단점을 가지고 있다.

본 발명에 따라서 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 열가소성 탄성체로 구성된 유연성을 가지면서 동시에 내충격성 및 내구성이 뛰어난 수지조성물을 제공하기 위한 것으로 본 발명의 요지를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌은 프로필렌의 단독중합체 또는 에틸렌이 랜덤 또는 블록으로 들어가 있는 공중합체로, 공중합체의 경우 에틸렌의 함량이 10몰% 이하인 것이 적당하며, ASTM D-1238의 방법으로 측정한 용융흐름지수가 0.1-1.0 g/10분이며, 좋기로는 0.1∼0.5g/10분이며, ASTM D-1505의 방법으로 측정한 비중이 0.900-0.1910g/㎤ 이다.

본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌은 에틸레의 단독중합체 또는 에틸렌과 소량의 예를들면 10몰% 이하의 다른 알파-올레핀과의 공중합체로서 230℃, 2.16kg의 조건에서 측정한 용융흐름지수가 0.05~30g /10분, 좋기로는 0.1~0.5g/10분이며, 비중은 0.900~0.910g/㎤이다.

본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌은 에틸렌의 단독중합체 또는 에틸렌과 소량의 예를들면 10몰% 이하의 다른 알파-올레핀과의 공중합체로서 230℃, 2.16kg의 조건에서 측정한 용융흐름지수가 0.05∼30g/10분, 좋기로는 0.1∼20g/10분이며, 비중은 0.940∼0.970g/㎤이다.

본 발명에 사용되는 열가소성 탄성체에 있어서, 에틸렌 함량은 60-80중량부, 프로필렌은 20~40중량부이며, 무늬점도(MOONEY VISCOSTITY)는 MLI+4(100℃)에서 20~70이다. 그리고 본 발명의 목적에 따른 수지조성물을 얻기 위해서는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 용융흐름지수의 비, 즉 MI-PE/MI-PP(230℃, 2.16kg에서 측정)가 0.1~70 좋기로는 0.5~60이 되도록 혼합하는 것이 적합하다.

위에서 언급된 용융흐름지수의 비가 70보다 큰것을 사용하면 유연성 및 저온에서의 충격강도가 나빠지며, 0.1보다 작은 것을 사용하면 조성물의 인장특성이 떨어지게 된다.

본 발명에 따른 열가소성 압출성형용 수지조성물의 제조방법은 다음과 같다.

폴리프로필렌수지가 60~90중량부 좋기로는 65~85중량부, 폴리에틸렌수지가 5~35중량부 좋기로는 10~30중량부 및 열가소성 탄성체가 1~10중량부 좋기로는 2.5~7.5중량부를 동시에 혼합하거나 또는 폴리에틸렌과 열가소성 탄성체를 혼합, 균일화시켜 예비혼련시킨 다음 이 예비혼련물과 폴리프로필렌을 혼합하여 제조한다. 위의 조성물을 제조함에 있어서, 혼합시의 임의의 단계에서 산화방지제, 활제 등을 사용하며, 산화방지제로는 2,6-디터셔리-부틸-4-메틸페놀, 벤젠프로파노일 에시드, 티오디프로피오닉에시드 디스테아릴 에스테르, 티오디프로피오닉 에시드 디로릴 에스테르 등을 적절히 혼합하여 사용하며, 활제로는 칼슘스테라레이트, 징크스네아레이트 등을 사용할 수 있다.

이상과 같은 조성물을 혼합하는 설비로는 반죽기(KNEADER), 벤버리믹서(BANBURY MIXER), 이축 압축기 등을 사용하여 180~220℃의 온도에서 혼합한다.

본 발명에서 얻어진 수지조성물은 내열성을 저하시키지 않으면서 유연성이 있고 내충격성 및 내구성을 개선시킨 것으로 압출성형 특히 온수온돌용 파이프 성형에 적합한 조성물이다.

[실시예 및 비교예]

다음의 실시예 및 비교예로부터 본 발명을 자세히 설명하고자 하며, 본 실험에 사용된 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 열가소성 탄성체의 물성은 다음과 같다.

1) 폴리프로필렌수지

밀도가 0.910g/㎤이고, 용융흐름지수가 0.5g/10분(230℃/2.16kg에서 측정) 인것(이하 PP라고 함).

2) 폴리에틸렌수지

밀도 0.954g/cm₃이고, 용융흐름지수가 0.25g/10분 인것(이하 PE-1라고 함), 밀도 0.937g/cm₃이고, 용융흐름지수가 0.50g/10분인것(이하 PE-2라고 함), 밀도 0.961g/cm₃이고, 용융흐름지수가 5.0g/10분 인것(이하 PE-3라고 함), 밀도 0.954g/cm₃이고, 용융흐름지수가 15.0g/10분 인것(이하 PE-4라고 함), 밀도 0.955g/cm₃이고, 용융흐름지수가 300g/10분 인것(이하 PE-5라고 함).

3) 열가소성 탄성체

에틸렌의 함량이 75중량%이며, 용융흐름지수가 2.85g/10분(230℃/2.16kg에서 측정이고, 무늬점도 ML1+4(100℃)가 24인것(이하 EPR-1라고 함), 에틸렌의 함량이 68중량%이며, 용융흐름지수가 0.85g/10분이고, 무늬점도 ML1+4(100℃)가 35인것(이하 EPR-2라고 함).

[실시예 1~4, 비교예 1~5]

각 실시예의 성분조성은 표 1에 나타내었다. 표에 표시된 성분대로 계량한 후, 온도조절이 되는 건식혼합기(헨셀믹서)에 혼합한 다음 이축압출기를 사용하여 용융혼합하였다. 이축압출기의 배럴은 6부분으로 온도조절이 가능하도록 되어 있으며, 온도 범위는 180~220℃, 스크류회전속도 350RPM이다.

압출기의 다이를 빠져나온 스트랜드는 냉각수조를 거쳐서 냉각된 후 펠렛타이저에 의하여 2차가공에 용이한 펠렛형태로 절단한다. 제조된 수지조성물을 사출성형기(제조사 : CINCINNATI MILACRON, L/D ratio : 20, 용량 : 8온스)로 인장시험용 시편 및 아이조드충격강도 측정용 시편 등을 사출성형하여 ASTM D-638, ASTM D-256, ASTM D-790, ASTM D-648의 방법들에 의거하여 인장강고 및 신율, 굴곡탄성율, 열변형온도, 아이조드충격강도를 측정하였다.

표의 조성물에 대한 물성결과에 있어서, 인장특성은 조성물의 강인성과 관련된 인자로서 인장강도와 신율이 적절한 조화를 이루는 것이 바람직하다. 굴곡탄성률은 조성물의 유연성과 관계가 있으며, 이 값이 작을수록 유연성이 크고, 파이프로 성형하였을 경우에 굽힘성이 좋게 된다. 열변형온도는 조성물의 내열성을 대표하며, 높은 열변형온도를 갖는 조성물이 사용온도가 높은 용도에 적합하다. 아이조드 충격강도는 조성물로 제조된 성형품이 충격에너지에 견디는 정도에 대한 척도가 되며, -20℃에서 충격강도가 높을 경우 동절기 사용시 유리한 조성물임을 나타낸다. 이에 대한 결과는 표 3에 나타내었다.

비교예의 경우 폴리프로필렌에 폴리에틸렌 또는 열가소성 탄성체만을 혼합한 조성물에 대한 것이며, 그 성분조성 및 물성결과는 각각 표 2에 나타내었다.

[실시예 5~8]

실시예 1~4와 동일한 이축압출성형기를 사용하여 혼합하였다.

혼합방법은 2가지 단계로 이루어지는데, 1단계 혼합에서는 폴리에틸렌과 열가고성탄성체를 용융혼합하여 예비혼합물을 제조한 다음, 2단계에서 1단계의 예비혼합물과 폴리프로필렌을 용융혼합하여 최종 조성물을 제조하였다. 조성물의 물성측정은 실시예 1~4와 동일한 방법으로 시험하였다.

Claims

폴리프로필렌과 폴리에틸렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합 고무로 구성된 수지 조성물에 있어서, 폴리에틸렌과 에틸렌-프로필렌 공중합 고무의 합계가 35중량% 이하이고, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 용융지수(MI)의 비가 0.1~70(폴리에틸렌/폴리프로필렌)인 압출 성형용 폴리프로필렌 수지조성물.
제1항에 있어서, 폴리프로필렌이 60~85중량부, 폴리에틸렌이 10~30중량부, 에틸렌-프로필렌 공중합고무 2.5~7.5중량부로 구성된 수지조성물.
제2항에 있어서, 폴리프로필렌의 용융지수가 0.1~1.0이고, 비중이 0.900~0.920인 수지 조성물.
제2항에 있어서, 폴리에틸렌의 용융지수가 0.05~30이고, 비중이 0.940~0.970인 수지조성물.
제2항에 있어서, 에틸렌-프로필렌 공중합고무의 에틸렌 함량이 60~80중량부이고, 프로필렌 함량이 20~40중량부인 수지조성물.