KR100345786B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우레탄 내장 소재의 기재로 사용되는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조함에 있어 폴리프로필렌 중합체를 주성분으로 하고, 여기에 추가적으로 변성 폴리프로필렌, 폴리올레핀폴리올 및 폴리올레핀폴리올의 유도체 중에서 선택된 1종과, 에틸렌/프로필렌 고무 및 무기 충진제를 적정량 첨가함으로써, 별도의 전처리 과정을 거치지 않고도 우레탄과의 접착성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 물성도 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물{Polypropylene resin composition}

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우레탄 내장 소재의 기재로 사용되는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조함에 있어 폴리프로필렌 중합체를 주성분으로 하고, 여기에 추가적으로 변성 폴리프로필렌, 폴리올레핀폴리올 및 폴리올레핀폴리올의 유도체 중에서 선택된 1종과, 에틸렌/프로필렌 고무 및 무기 충진제를 적정량 첨가함으로써, 별도의 전처리 과정을 거치지 않고도 우레탄과의 접착성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 물성도 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 내장트림에 사용되고 있는 부품 중 일부는 제품의 고급화 측면에서 기재층, 발포층 및 표피층의 3층 구조를 이루고 있다. 이러한 공법에서는 기재를 하금형에, 표피층을 상금형에 장착하고 기재에 우레탄액을 주입한 후 우레탄을 발포시켜 발포층을 형성하는 방법으로 제작한다. 따라서, 이러한 3층 구조를 가지는 부품의 경우에는 층간의 접착성이 양호하여야 한다.

그런데, 기재가 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지,아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌/글래스파이버(유리섬유)(ABS/GF) 수지, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(PC/ABS) 수지 등의 내부 극성기를 가진 경우에는 우레탄 발포시 우수한 접착성을 보이지만, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 계열과 같은 비극성의 열가소성 수지들은 우레탄과의 접착성이 열등하기 때문에 발포에 어려움이 있으며, 이를 개선하기 위하여 여러 가지 표면 전처리 방법들이 개발되어 사용되고 있다.

현재 사용중인 표면 전처리 방법에는 화염 처리, 플라즈마 처리, 자외선조사 처리, 프라이머 전처리 방법이 주로 사용되고 있으나, 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

따라서, 발포시 프라이머 처리 등의 별도의 전처리 과정을 거치지 않고도 발포층과 기재층의 부착성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 물성도 뛰어나 자동차 내장재용으로 사용될 수 있는 수지 조성물의 필요성이 대두되었다.

따라서, 본 발명은 자동차 내장트림의 부품 성형물의 기재용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조함에 있어 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조함에 있어 폴리프로필렌 중합체를 주성분으로 하고, 여기에 추가적으로 변성 폴리프로필렌, 폴리올레핀폴리올 및 폴리올레핀폴리올의 유도체 중에서 선택된 1종과, 에틸렌/프로필렌 고무 및 무기 충진제를 적정량 첨가함으로써, 표면에 프라이머 처리를 하지 않고 우레탄을 발포하여도 층간 접착성이 우수한 부품 성형물을 얻고 동시에 제조원가를 절감할 수 있는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 (A)중량 평균분자량이 200,000 ∼ 400,000이고, 비중이 0.89 ∼ 0.91인 폴리프로필렌 중합체 50 ∼80 중량%; (B)변성 폴리프로필렌, 폴리올레핀폴리올 및 폴리올레핀폴리올의 유도체 중에서 선택된 1 종 0.5 ∼ 7 중량%; (C)에틸렌/프로필렌 고무(에틸렌 함량 50 ∼ 90 중량%) 5 ∼ 30 중량%; (D)무기 충진제 5 ∼ 40 중량%를 함유하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 무극성인 폴리프로필렌 중합체에 변성 폴리프로필렌, 폴리올레핀폴리올 및 폴리올레핀폴리올의 유도체중에서 선택된 1 종과, 에틸렌/프로필렌 고무 및 무기 충진제를 추가로 첨가하여 별도의 전처리를 하지 않고도 우레탄과의 접착성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에 함유되는 상기 (A) ∼ (D) 성분은 다음과 같이 제조된 것이 사용될 수 있다.

먼저, 상기 (A)폴리프로필렌 중합체는 폴리프로필렌 단일중합체 또는 폴리프로필렌 공중합체로서, 전체 기재용 조성물에 대하여 50 ∼ 80 중량%를 사용할 수 있는 바, 이러한 폴리프로필렌 중합체의 함량이 상기 범위 미만이면 강성과 충격강도의 물성 발란스에 문제가 있고, 상기 범위를 초과하여 과량을 첨가하면 부착성에 문제가 있어 바람직하지 않다. 이때, 상기 폴리프로필렌 중합체의 용융지수(MI)는 0.5 ∼ 100이고, 중량평균분자량은 200,000 ∼ 400,000이며, 비중은 0.89 ∼ 0.91인 것이 바람직하다. 여기서, 폴리프로필렌 중합체 중에서 상기 폴리프로필렌 공중합체는 에틸렌이 40 ∼ 80 중량%로 함유되어 있는 에틸렌/프로필렌 고무가 전체 폴리프로필렌 공중합체에 대하여 5 ∼ 40 중량% 함유되어 있는 것을 사용하는 것이 강성 및 충격강도를 적절히 조절하고 부착성을 만족한다는 점에서 좋다.

또한, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 (B)변성 폴리프로필렌, 폴리올레핀폴리올 및 폴리올레핀폴리올의 유도체 중에서 선택된 1 종 0.5 ∼ 7 중량%를 함유하는 바, 만일 그 함유량이 상기 범위 미만일 경우에는 부착성이 떨어지고, 반면에 상기 범위를 초과하여 과량으로 함유할 경우에는 부착성 이외의 물성에 악영향을 끼치므로 바람직하지 않다. 여기서, 변성 폴리프로필렌이라 함은 불포화카르본산 또는 그 유도체를 전체 변성 폴리프로필렌 함량에 대해 0.1 ∼ 5 중량%를 함유하는 폴리프로필렌 공중합체를 말하며, 이러한 불포화카르본산 또는 그 유도체로는 말레인산, 퓨말산, 말레이미드, 무수나딘산, 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산 및 이들의 염 중에서 1 종 또는 2 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 이렇게 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에 변성 폴리프로필렌을 첨가하므로 우수한 부착성 효과를 얻을 수 있는 것이다. 또한, 본 발명에서는 상기 변성 폴리프로필렌을 대신하여 폴리올레핀폴리올 또는 그 유도체를 사용할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 폴리올레핀폴리올 또는 그 유도체는 폴리올레핀 포화탄화수소 골격(탄소수:150 ∼ 200)의 양끝에 극성기인 OH기를 갖고 있는 분자량 2,000 ∼ 3,500의 고분자이며, 100 ∼ 3,000 cps의 점도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 전체 수지 조성물에 대해 (C)에틸렌/프로필렌 고무 5 ∼ 30 중량%를 함유하는 바, 만일 에틸렌/프로필렌 고무가 상기 범위를 초과하여 과량으로 첨가되면 내충격성은 증가하나 강성이 저하되고 성형 가공성이 감소하는 문제가 있고, 반면에 상기 범위 미만으로 첨가되면 내충격성이 감소하는 문제가 있어 바람직하지 않다. 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에 에틸렌/프로필렌 고무가 첨가되므로 폴리프로필렌 수지 조성물에 우수한 내충격성과 향상된 부착성을 얻을 수 있는 것이다. 이때, 상기 에틸렌/프로필렌 고무는 에틸렌이 50 ∼ 90 중량%로 함유된 것을 사용하는 바, 에틸렌/프로필렌 고무에 함유되는 에틸렌의 함량을 상기 범위로 한정한 이유는 상기 범위에서 적정한 내충격성을 가지기 때문이다.

또한, 본 발명에서 사용되는 (D)무기 충진제는 전체 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 5 ∼ 40 중량%가 함유된다. 이러한 무기 충진제로는 탈크, 황산바륨(BaSO₄) 및 탄산칼슘(CaCO₃) 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 무기 충진제는 평균 입도가 0.5 ∼ 10 ㎛의 범위인 것이 바람직하게 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 상기 조성물 외에도 산화방지제, 중화제, 대전방지제, 핵제 및 접착성 수지 중에서 하나 또는 그 이상의 첨가제가 소량으로 적절하게 첨가될 수 있다.

산화방지제는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제 및 티오디프로피오네이트 시너지스트 등이 있으며, 중화제는 칼슘스테아레이트 및 산화아연 등이 있으며, 이들 또는 다른 첨가제들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따라 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내장트림 발포시 프라이머 처리를 하지 않고도 우레탄과의 접착성을 우수하게 얻을 수 있어, 생산원가를 절감할 수 있음은 물론, 기계적 물성인 강성과 내열성이 우수하고, 충격강도도 우수한 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 수지조성물은 발포층과의 접착성을 개선하기 위하여 프라이머 처리를 하는 무극성의 열가소성 수지를 대체할 수 있고, 기타의 물성도 양호한 발명의 효과를 갖는다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 2

다음 표 1과 같은 조성 및 함량으로 혼합하여 마스터 배치 파우더를 제조한 후, 이 혼합물을 압출형 2축 블렌딩기의 호퍼에 충전하고 약 210 ℃로 조절된 바렐 속으로 일정비율로 공급하여 용융혼합하였다. 이때, 바렐은 5 부분으로 구분되어 온도조절이 가능한 것으로 온도분포는 각각 200, 210, 220, 230 및 240 ℃로 하였다. 그리고, 상기와 같이 각각 제조된 수지 조성물을 사출성형기로 3 mm 시이트를 제조하였다.

여기서, 사용된 폴리프로필렌 공중합체로는 에틸렌 함량이 60 중량%인 에틸렌/프로필렌 탄성체를 16 중량% 함유하는 공중합체를 사용하였으며, 변성 폴리프로필렌으로는 상기 폴리프로필렌 공중합체에 2.0 중량%의 무수말레인산이 그라프트된 것을 사용하였다. 또한, 무기충진제로는 탈크(제품명: Microtuff 1000, 제조회사: Pfizer Inc.)을 사용하였다.

그리고, 이렇게 제조된 본 발명의 폴리프로필렌수지 조성물로 이루어진 시편(실시예 1 ∼ 3)과 종래의 폴리프로필렌 공중합체 시편(비교예 1 ∼ 2)을 우레탄 발포 성형기를 사용하여 각각에 대한 부착성 시험 및 물성시험을 실시하였다.

부착성 시험을 상세히 하면, 부착성 시험에 사용된 시편의 사양은 두께 3 ㎜인 직사각형의 시트이다. 상기 시트 시편을 성형기 내부에 장착시킨 후, 우레탄(한국폴리올(주))을 주입시켜 두께 6 ㎜의 발포층을 형성한 다음에 우레탄 부착성 시험을 하였다. 부착성 시험방법 및 판정기준은 25 ㎜ 간격으로 컷팅한 후, "V"자 굴곡시험 후 플라스틱 시편 표면에 우레탄 발포물이 도막에 남은 것을 기준으로 하였다.

또한, 물성시험은 통상적인 방법 즉, 하기한 방법으로 수행하였고, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

시험방법 :

비중 : ASTM D1505 MI : D1238

인장강도 : D638 신율 : D638

굴곡강도 : D790 굴곡탄성율 : D790

IZOD : D256 열변형온도 : D648

상기 결과에 의하면, 본 발명의 폴리프로필렌수지 조성물은 종래의 폴리프로필렌 단일중합체 및 폴리프로필렌 공중합체보다 우레탄 부착성이 우수하며 기계적 물성을 비롯한 기타의 물성도 자동차 내장재로 적용하기에 적합하여 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. (A)중량 평균분자량이 200,000 ∼ 400,000이고, 비중이 0.89 ∼ 0.91인 폴리프로필렌 중합체 50 ∼80 중량%; (B)변성 폴리프로필렌, 폴리올레핀폴리올 및 폴리올레핀폴리올의 유도체 중에서 선택된 1 종 0.5 ∼ 7 중량%; (C)에틸렌/프로필렌 고무(에틸렌 함량 50 ∼ 90 중량%) 5 ∼ 30 중량%; (D)무기 충진제 5 ∼ 40 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 중합체는 폴리프로필렌 단일중합체 또는 폴리프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 공중합체는 에틸렌이 40 ∼ 80 중량%로 함유되어 있는 에틸렌/프로필렌 고무가 전체 폴리프로필렌 공중합체에 대하여 5 ∼ 40 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 변성 폴리프로필렌은 폴리프로필렌 공중합체에 불포화카르본산 또는 그 유도체가 전체 변성 폴리프로필렌에 대하여 0.1 ∼ 5 중량%로함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 불포화카르본산 또는 그 유도체로는 말레인산, 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산 및 이들의 염 중에서 1 종 또는 2 종 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리올레핀폴리올 또는 폴리올레핀폴리올의 유도체는 탄소수 150 ∼ 200인 포화탄화수소 골격의 양끝에는 수산화기가 붙어 있고, 분자량이 2,000 ∼ 3,500인 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
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