KR20010107427A - 투명성과 내충격성이 우수한 압출중공성형용 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압출중공성형용 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융지수(230℃, 2.16kg)가 1∼5g/10분 범위에 있고, 에틸렌 함량이 1∼4 몰인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 100 중량부, 솔비톨계 핵제 0.05∼0.3 중량부, 내충격 보조재로 메탈로센 촉매로 제조된 녹는점이 100℃ 이하인 에틸렌-알파올레핀 공중합체 엘라스토머 3∼15 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출중공성형용 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 압출중공성형용 수지 조성물로부터 만들어지는 성형용기는 투명성과 저온 내충격성이 우수하다.
Description
본 발명은 압출중공성형용 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 압출중공성형으로 만들어지는 성형용기에 사용되어 우수한 투명성과 저온 내충격성을 제공하는 폴리프로필렌계 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 중공성형은 압출중공성형과 사출중공성형으로 나누어진다. 압출중공성형은 몰드에서 원통형의 수지로 되어 있는 패리슨을 가열하고 공기로 팽창시켜 속이 빈 용기를 만들게 되는데, 이에 대한 미국 특허로 제 5,799,809호가 있다. 특히, 압출중공성형은 수지의 용융강도가 중요하므로 용융지수(230℃, 2.16kg)가 낮아야 한다. 이와 관련된 대한민국 특허로는 공개번호 제96-704693호가 있는데, 용융지수 범위가 0.1∼1.2g/10분으로 낮아 고강성을 나타낸다.
압출중공성형으로 만들어진 용기는 음료용기, 약병 등으로 쓰이게 되는데, 이 중에 음료용기는 외관의 중요성으로 투명성을 요구하게 된다. 투명성을 높이기 위해 사출중공성형에서는 연신중공성형(stretch blow molding)을 이용한다. 이와 관련하여 미국 특허 제4,357,288호가 있으며, 대한민국 특허로는 등록번호제156574호, 공개번호 제97-014989호가 있는데, 이들은 연신중공성형 제조법과 성형용기에 관한 것이다.
또한 압출중공성형에서는 수지의 변경을 통하여 투명성을 향상시킬 수 있다. 프로필렌 단독으로 중합된 호모 폴리프로필렌은 아이소택티시티가 기본적으로 높기 때문에 투명성을 향상시키는데 한계가 있다. 이러한 낮은 투명성을 개선하기 위해 프로필렌을 중합시킬 때 일정량의 에틸렌을 부가적으로 첨가하여 공중합시킨 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 사용하게 되었다. 이러한 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체에 솔비톨계 핵제, 스테아린산 칼슘과 산화안정제를 첨가 혼련하여 제조하게 된다. 이와 관련하여 미국 특허 제5,153,249호, 대한민국 특허 제035505호가 있다.
그러나, 음료용기로 사용되는 중공성형용기는 특성상 저온보관을 하게 되므로 저온에서의 내충격성이 중요하게 된다. 수지의 내충격성을 높이는 방법은 주로 고무 첨가제를 통하여 이루어지는데, 일반적으로 고무 첨가제를 첨가하게 되면 내충격성은 증가하나 투명성은 떨어지고 냄새가 발생한다는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 투명성의 저하 및 냄새 발생이 없는 고무를 잘 선택하여 첨가하여야 한다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 압출중공성형으로 만들어지는 성형용기에 사용되는, 우수한 투명성과 저온 내충격성을 갖는 수지 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 압출중공성형용 수지 조성물은 용융지수(230℃, 2.16kg)가 1∼5g/10분 범위에 있고, 에틸렌함량이 1∼4 몰인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 100 중량부에 솔비톨계 핵제 0.05∼0.3 중량부, 내충격 보조재로 메탈로센 촉매로 제조된 녹는점이 100℃ 이하인 에틸렌-알파올레핀 공중합체 엘라스토머를 3∼15 중량부 조성하여 이루어 진다.
본 발명에 사용되는 폴리프로필렌계 수지는 용융지수가 1∼5g/10분 범위로 적당히 높으면서 우수한 가공성을 보이는데 특징이 있다. 구체적으로는, 본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌계 수지는 용융지수(230℃, 2.16kg)가 1∼5g/10분 범위에 있고, 에틸렌 함량이 1∼4 몰인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체로 용융강도와 투명성이 우수하다. 용융지수가 5g/10분을 초과하면 용융강도가 약해져 중공성형시 패리슨 형태유지가 어려우며, 1g/10분 미만이 되면 가공성이 떨어지게 된다. 에틸렌 함량은 1몰이상이 되어야 폴리프로필렌의 결정성 저하에 따른 투명성 향상 효과가 있으며, 4몰를 초과하는 에틸렌함량을 갖는 공중합체는 생산공정상 제조가 불가능하다.
본 발명의 압출중공성형용 수지 조성물에 사용되는 핵제는 솔비톨계 핵제로 0.05∼0.3 중량부 첨가시 투명성이 우수하다. 무기계 핵제는 투명성 향상 효과가 떨어지며, 솔비톨계 핵제 중에서는 우수한 투명성을 제공하고 냄새문제가 가장 적은 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨계 핵제를 사용하는 것이 바람직하다. 핵제의 함량은 0.05 중량부 이상 첨가되어야 수지의 투명성이 좋아지며, 0.3 중량부 초과시에는 투명성 향상 효과가 거의 없다.
본 발명의 수지조성물에 첨가되는 내충격보조재는 메탈로센 촉매로 제조되어 좁은 분자량 분포를 가지며 녹는점이 100℃ 이하인 에틸렌-알파올레핀 공중합체 엘라스토머로 우수한 저온 충격성과 투명성을 나타내기 위해서는 3∼15 중량부가 적당하다. 기존의 지글러-나타 촉매로 제조된 에틸렌-알파올레핀 공중합체 엘라스토머는 분자량 분포가 넓어 첨가시 투명성이 떨어지며 저분자량의 물질이 존재하여 성형품 표면으로의 전이가 일어날 수 있다. 또한 녹는점이 100℃를 초과하는 엘라스토머는 충격성이 열세하다. 고무함량이 3 중량부 미만이 되면 저온 충격성 향상이 낮으며, 15 중량부를 초과하여 첨가하면 투명성이 저하된다.
본 발명의 압출중공성형용 수지 조성물에는 산화방지제, 중화제 등과 같은 첨가제가 본 발명의 특징에 어긋나지 않는 범위 내에서 첨가될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예를 통하여 더욱 구체적을 설명한다. 그러나, 이들 실시예, 비교예는 단지 예시적인 것일 뿐 본 발명의 기술적 범위를 한정하고자 하는 바는 아니다.
실시예
이하의 실시예 및 비교예에서 사용된 성분들은 다음과 같다.
1) 수지1 : 에틸렌 함량이 2몰이고 용융지수(230℃)가 2.0g/10분인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체.
2) 핵제1 : 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨계 핵제.
3) 핵제2 : 알킬안식향산알루미늄염(ALPTBBA).
4) 고무1 : 녹는점이 70℃이고, 메탈로센 촉매로 제조된 에틸렌-부텐 공중합체 엘라스토머.
5) 고무2 : 녹는점이 80℃이고, 지글러-나타 촉매로 제조된 에틸렌-프로필렌 공중합체 엘라스토머.
6) 고무3 : 녹는점이 110℃이고, 지글러-나타 촉매로 제조된 프로필렌-부텐 공중합체 엘라스토머.
또한, 실시예 및 비교예에 있어서의 특성의 측정은 하기의 방법 및 기준으로 행하였다.
투명성은 2mm의 사출쉬트를 미국재료시험학회(ASTM) D 1003A 규격에 의하여 헤이즈값을 측정하였다. 내충격성은 미국재료시험학회(ASTM) D 256 규격에 의거하여 사출 시편을 제조하여 0℃의 조건에서 아이조드 내충격 강도를 측정하였다.
실시예 1
수지1 100중량부에 첨가제로 산화방지제, 중화제를 적당량 배합하고 핵제1을 0.1중량부, 고무1을 8중량부를 첨가하여 믹서로 혼합한 후, 압출기를 이용하여 230℃에서 펠렛상 조성물을 얻었다. 이 조성물을 사출기를 이용하여 2mm 사출 쉬트와 아이조드 충격 시편을 만들었다. 사용된 사출기는 삼성 클뢰크너 FM140TON이며 사출조건은 노즐온도 240℃이며 금형 온도 60℃로 고정하고 사출압력은 50∼120바(bar)의 범위에서 실시되어졌다. 시편들의 물성학적 특성을 표2에 나타내었다.
실시예 2
표1에 나타낸 바와 같이 핵제의 첨가량을 바꾸는 이외에 실시예1에 준하여사출 시편을 얻었다. 시편들의 물성학적 특성을 표2에 나타내었다.
비교예 1∼2
표1에 나타낸 바와 같이 수지1에 핵제의 종류와 첨가량을 본 발명의 범위에서 벗어난 범위로 첨가하여 실시예1에 준하여 사출 시편을 얻었다. 시편들의 물성학적 특성을 표2에 나타내었다.
비교예 3∼4
표1에 나타낸 바와 같이 수지1에 고무의 함량을 본 발명의 범위에서 벗어난 범위로 첨가하여 실시예1에 준하여 사출 시편을 얻었다. 시편들의 물성학적 특성을 표2에 나타내었다.
비교예 5∼6
표1에 나타낸 바와 같이 수지1에 고무의 종류를 본 발명의 범위에서 벗어난 범위로 선택하여 첨가하고 실시예1에 준하여 사출 시편을 얻었다. 시편들의 물성학적 특성을 표2에 나타내었다.
표 1.
| 구 분 | 조성물 | ||||
| 베이스 수지 | 핵제 | 첨가량(중량부) | 고무 | 첨가량(중량부) | |
| 실시예 1 | 수지 1 | 핵제 1 | 0.1 | 고무 1 | 8 |
| 실시예 2 | 수지 1 | 핵제 1 | 0.2 | 고무 1 | 8 |
| 비교예 1 | 수지 1 | 핵제 1 | 0 | 고무 1 | 8 |
| 비교예 2 | 수지 1 | 핵제 2 | 0.2 | 고무 1 | 8 |
| 비교예 3 | 수지 1 | 핵제 1 | 0.1 | 고무 1 | 1 |
| 비교예 4 | 수지 1 | 핵제 1 | 0.1 | 고무 1 | 20 |
| 비교예 5 | 수지 1 | 핵제 1 | 0.1 | 고무 2 | 8 |
| 비교예 6 | 수지 1 | 핵제 1 | 0.1 | 고무 3 | 8 |
표 2.
| 헤이즈() | 아이조드 충격강도(0℃, kgcm/cm) | |
| 실시예 1 | 35 | 15 |
| 실시예 2 | 30 | 15 |
| 비교예 1 | 60 | 15 |
| 비교예 2 | 50 | 15 |
| 비교예 3 | 35 | 5 |
| 비교예 4 | 45 | 20 |
| 비교예 5 | 45 | 15 |
| 비교예 6 | 35 | 8 |
주) 헤이즈값이 낮을수록 투명성이 우수한 것으로 40이하가 중공성형용기로
적당하다.
상기 표2에 나타난 바와 같이, 0.05∼0.3 중량부의 핵제1과 3∼15 중량부의 고무1이 첨가된 실시예의 조성물의 투명성과 내충격성은 우수하였다. 반면에 비교예의 필름은 어느 하나의 특성이 열세하여 바람직하지 못함을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 압출중공성형용 수지 조성물은 이로부터 만들어지는 성형용기의 투명성과 저온 내충격성을 우수하게 향상시킨다.
Claims (2)
- 용융지수(230℃, 2.16kg)가 1∼5g/10분 범위에 있고, 에틸렌 함량이 1∼4 몰인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 100 중량부, 솔비톨계 핵제 0.05∼0.3 중량부, 내충격 보조재로 메탈로센 촉매로 제조된 녹는점이 100℃ 이하인 에틸렌-알파올레핀 공중합체 엘라스토머 3∼15 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출중공성형용 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서, 솔비톨계 핵제는 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨계 핵제인 것을 특징으로 하는 압출중공성형용 수지 조성물.검토의견1. 본 발명에 사용되는 "내충격 보조재로 메탈로센 촉매로 제조된 에틸렌-알파올레핀 공중합체 엘라스토머"에 대한 좀 더 구체적인 설명이 보충되는 것이 바람직할 것으로 사료됩니다. 그리고, 이 엘라스토머의 함량을 3∼15 중량부로 한정한 이유를 보충하여 주시기 바랍니다.
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