KR20100043722A

KR20100043722A - 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물

Info

Publication number: KR20100043722A
Application number: KR1020080102895A
Authority: KR
Inventors: 강재석; 홍종수; 임형규; 김영회
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-04-29

Abstract

본 발명은 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 용융지수는 1~50g/10분의 프로필렌 단독중합체이며, 은성분을 함유한 항균제, UV 안정제 및 핵제(nucleating agent)를 포함하여, 기존 폴리프로필렌의 장점인 내약품성, 내화학성을 유지하면서도 내변색성 및 항균성을 동시에 부여하여 음식용기용 등 일상 생활용품으로 적합한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리프로필렌, 은 담지 제올라이트, UV 안정제, 핵제, 내변색성, 항균성

Description

내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPHYLENE RESIN COMPOSITION HAVING IMPROVED DISCOLORATION-RESISTANCE AND ANTIBIOSIS}

본 발명은 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정성을 가지는 아이소택틱 폴리프로필렌 단독 중합체에 항균제로서 은-담지 제올라이트의 무기 항균제와 내후안정제 및 핵제 등을 첨가하여 내변색성 및 항균성, 내열성이 동시에 향상시킨 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리프로필렌 수지는 우수한 가공특성, 내약품성, 내후성, 고유동성 등의 특성으로 인하여, 사출성형품, 필름 또는 블로우 성형품의 형태로 주로 자동차, 전기부품 등의 분야에 폭넓게 사용되고 있는 범용 플라스틱의 일종이다. 특히 내화학성 및 내약품성이 등이 우수하여 주방 용품 및 욕실용품 등 일상 생활 용품으로 널리 사용되어지고 있다. 그러나 우리의 생활 환경에는 많은 종류의 박테리아(Bacteria), 이스트(Yeast) 및 사상균(Mold)이 존재하며, 이들 미생물들은 그 환 경 조건이 이들의 서식에 적합하면 빠른 속도로 증식하기 때문에 사람의 위생과 직접적으로 관련이 있고, 특히 피부와 직접 접촉하는 생활용품들은 다양한 편의성과 더불어 항균력을 부여함으로써 위생성을 만족시키려는 요구가 커지고 있다.

폴리프로필렌의 항균성을 향상시키기 위한 방법으로는 무기항균제를 폴리프로필렌과 혼련하여 수지 조성물의 항균성을 증가시키는 방법이 알려져 있다. 항균 폴리프로필렌과 관련하여 폴리프로필렌에 고밀도폴리에틸렌 및 무기항균제를 블렌딩한 브로우 성형용 항균수지의 조성물이 공개된 바 있으나 이러한 무기 향균제는 내열성 및 내수성 등이 취약하여 성형품 가공 즉시 또는 실 사용 중에 쉽게 변색이 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 폴리프로필렌의 장점인 내약품성, 내화학성을 유지하면서도 내 변색성 및 항균성을 동시에 부여하여 음식용기용 등 일상 생활용품으로 적합한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로, 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 용융지수는 1~50g/10분의 프로필렌 단독중합체이며, 은성분을 함유한 항균제, UV 안정제 및 핵제(nucleating agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.

또한, 상기 은성분을 함유한 항균제로서 은(Ag) 담지 제올라이트 항균제를 전체 조성물에 대하여 0.001 ~ 5.0 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 은(Ag) 담지 제올라이트는 은 함량이 3% 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 은(Ag) 담지 제올라이트는 평균 입도가 1 ~ 5㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 UV 안정제는 2-(2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5-methylphenyl)-5- chloro-benzotriazole, bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate, 2-Hydroxy-4-n-octylocy benzophenone, poly-{[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-imino]-1,3,5-triazino-2,2-diyl][2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-amino]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6-tetra methylpiperidyl)-imino]}, poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexane[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]]　중 선택되는 하나 또는 둘이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 UV 안정제를 전체 조성물에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 핵제는 솔비톨계 화합물인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 핵제를 전체 조성물에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 폴리프로필렌의 내약품성, 내화학성을 유지하면서, 내변색성 및 항균성이 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하여 음식용기용 등 일상 생활용품으로 폭넓게 적용될 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 결정성을 가지는 아이소택틱 폴리프로필렌 단독중 합체, 은성분을 함유한 항균제, 내후성이 우수한 UV 안정제, 및 내열성을 위한 핵제를 포함하고 있다.

본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독중합체로서 사용한다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지의 용융지수는 1~50g/10분의 것을 사용하며, 폴리프로필렌 수지의 용융지수가 1g/10분 미만인 경우에는 부품의 성형성이 양호하지 못하여 성형불량을 초래할 수 있는 반면, 50g/10분을 초과하는 경우에는 충격강도가 급격히 저하되어 일정수준의 내충격성이 요구되는 생활용품 사용조건에 부적합하다. 　본 발명에서는 폴리프로필렌 수지를 전체 조성물에 대하여 85 ~ 99 중량%를 사용하는데, 85 중량%미만으로 사용하는 경우 수지 본래의 기계적인 물성의 저하를 가져오므로 바람직하지 못하며, 99 중량%를 초과하면 상기 항균제, UV안정제, 핵제들이 골고루 분산하기 여려워 바람직하지 못하다.

본 발명에서는 항균제로 은(Ag) 성분을 함유한 향균제를 사용하며, 구체적으로는 은(Ag) 이온을 다공성 제올라이트에 담지한 무기계 항균제를 사용한다.

상기 무기 항균제로 사용되는 은-담지 제올라이트의 평균입경은 1~5㎛, 바람직하게는 2~4㎛인 것이 바람직하다. 평균입경이 1㎛ 미만인 경우에는 혼합과정에서 미세분말과 같이 날리게 되어 적정함량 조절 및 분산성이 문제될 수 있으며 5㎛을 초과하는 경우에는 제품의 외관상태에 영향을 줄 수 있으므로 바람직하지 못하다.

또한, 은-담지 제올라이트의 은 함량은 적어도 3 중량% 이상이어야 하며, 은 함량이 그보다 적으면 항균 효과가 미흡하다.

본 발명에 사용된 은-담지 제올라이트의 급성 경구독성은 LD50 ≥5000mg/kg 이상인 것이 사용자의 안전 측면에서 바람직하며, 폴리프로필렌 100중량부에 대하여 0.001 ~ 5.0중량부 포함하는데, 0.001중량부 미만인 경우에는 항균효과가 미비하여 바람직하지 못하고, 5.0중량부를 초과하는 경우에는 원가상승으로 인하여 상업성이 결여되고 물성저하를 초래 할 수 있으므로 바람직하지 못하다.

　폴리프로필렌의 내후성향상을 위하여 사용되는 UV　안정제로는, 2-(2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5-methylphenyl)-5-chloro-benzotriazole로 대표되는 벤조트리아졸계, bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate로 대표되는 세바케이트계, 2-Hydroxy-4-n-octylocy benzophenone으로 대표되는 벤조페논계, poly-{[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-imino]-1,3,5-triazino-2,2-diyl][2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-amino]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6-tetra methylpiperidyl)-imino]}, poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl

-4-piperidyl)imino]-hexane[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]]등을 사용할 수 있다.

UV안정제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.01~5.0 중량%가　바람직하다. UV안정제의 함량이 0.01 중량%　미만일 때에는 고분자의 산화방지 효과가 부족하여 내 후성 개선 효과가 없으며, 　5.0　중량%를 초과할 때에는 원가 상승으로 인하여 상업성이 결여되고, 물성저하를 초래할 수 있다.

　본 발명에서 사용되는　핵제는 폴리프로필렌의 결정화시 결정화도를 향상시켜 폴리 프로필렌의 내열성 및 결정화온도, 강성 등 제반 물성을 향상시키기 위한 핵제로서, 구체적으로는 Cas No. 135861-56-2인 솔비톨(Sorbitol)계 핵제를 사용한다.

상기 핵제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량%를 사용하는데, 0.01 중량%　미만일 때에는 내열성 및 강성 개선효과가 없으며, 5.0　중량%를 초과할 때에는 더 이상의 물성 향상효과가 없다.

본 발명의 수지 조성물에는 산화방지제, 활제, 슬립제, 내열안정제, 대전방지제, 안료, 염료 등과 같은 각종 첨가제가 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 첨가될 수 있다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법으로는 2축 압출기를 사용한 혼련이 바람직하며, 보편적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 가공조건을 이용하고 폴리프로필렌 융점 이상에서의 배합 또한 가능하다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기 의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로, 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1 　및 비교예 1 ~ 4

실시예와 비교예에 대한 각 성분들의 함량과 이에 따라 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성결과를 표 1에 나타내었으며, 각 물성의 평가방법은 다음과 같다.　

[물성 평가 방법]

1) HDT : 길이가 127mm이고 폭이 12.7mm이고 두께가 6.4mm인 시험시편을 사출성형기를 사용하여 성형시키고, ASTM의 D648 시험규격중 4.6kgf/cm²의 하중으로 수행하는 것을 기준으로 하였다. 　

2) 변색성 : 지름이 100mm이고 두께가 1.5mm인 원형 시험 시편을 사출성형기를 사용하여 성형시키고, 항온 항습하에서(23±1℃, RH 50%) 4일 경과 후 측색기로 변색도를 측정하였다.

6) 항균성 : 필름밀착법으로 소정의 초기농도(균주 1: 1.2×105 cells/㎖; 균주 2: 1.6×105 cells/㎖)로 균을 접종하고, 35±1℃, RH 90%의 조건에서 24시간 정치 배양 후 생존 균수를 측정함으로써 평가되었다.

구분	항목		실시예1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
성분	¹⁾폴리프로필렌		97	100	99	98	98
	²⁾은-담지 제올라이트		1	-	-	1	1
	³⁾내후안정제		1	-	-	-	1
	⁴⁾핵제		1	-	1	1	-
측정결과	열변형온도(HDT)		128	118	128	127	118
	변색도(Delta E)		0.4	0.2	0.2	1.0	0.5
	24hr후 세균수(cells/㎖)	⁵⁾균주1	0.2x10⁴	5.2x10⁶	5.6x10⁶	0.5x10⁴	0.1x10⁴
	24hr후 세균수(cells/㎖)	⁶⁾균주2	0.8x10²	6.5x10⁶	6.1x10⁶	0.3x10²	0.7x10²

[주]

1) 폴리프로필렌 : 호모 폴리프로필렌,용융지수(MI) : 1~50g/10분, 삼성토탈

2) 은(Ag)-담지 제올라이트 : 평균입도 3.5㎛, C&C

3) 내후안정제 : 벤조트릴아졸계 화합물 및 세바케이트계 화합물, CIBA-GEIGY

4) 핵제 : 　Sorbitol계 화합물, Milliken Chemical, INC.

5) 황색포도상구균(staphylococcus Aureus) : ATCC 6538

6) 대장균(Escherichia Coli) : ATCC 25922

실험 결과로부터 알 수 있듯이, 항균제를 포함하는 실시예 1 및 비교예 3~4의 조성물은 자연적으로 균이 증가되는 비교예 1 ~ 2의 조성물에 비해, 24시간 경과 후 균수가 현저하게 감소하여 균 감소율이 99% 이상에 달하는 우수한 항균 효과를 나타내었다. 이는 세균 및 곰팡이의 발생 및 증식을 은(Ag) 입자가 억제하고 악취를 제거하여 위생적임을 나타낸다.　또한 항균제를 포함하면서 내후안정제를 포함한 실시예 1 및 비교예 4의 변색도가 역시 항균제를 포함하면서 내후안정제를 포함하지 않은 비교예 3와 대비하여 변색도가 낮으며, 이는 가공중의 높은 온도나 공기중의 수분에 의한 항균제의 변색을 내후안정제를 첨가함으로써 변색의 촉진을 억제시켜 줄 수 있음을 확인하였다. 핵제를 포함한 실시예 1 및 비교예 2, 3의 열변형온도 역시 핵제를 포함하지 않은 비교예 1~2 및 비교예 4에 대비하여 높은 값을 보이며 이는 그만큼 높은 내열성을 가진다는 의미이다.

Claims

폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 용융지수는 1~50g/10분의 프로필렌 단독중합체이며, 은성분을 함유한 항균제, UV 안정제 및 핵제(nucleating agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.

　
제 1 항에 있어서, 상기 은성분을 함유한 항균제로서 은(Ag) 담지 제올라이트 항균제를 전체 조성물에 대하여 0.001 ~ 5.0 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.

　
제 2 항에 있어서, 상기 은(Ag) 담지 제올라이트는 은 함량이 3% 이상인 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.

　
제 2 항에 있어서, 상기 은(Ag) 담지 제올라이트는 평균 입도가 1 ~ 5㎛인 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.

　
　　　　제 1 항에 있어서, 상기 UV 안정제는 2-(2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5-methylphenyl)-5-chloro-benzotriazole, bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate, 2-Hydroxy-4-n-octylocy benzophenone, poly-{[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-imino]-1,3,5-triazino-2,2-diyl][2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-amino]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6-tetra methylpiperidyl)-imino]}, poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl

　-4-piperidyl)imino]-hexane[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]]　중 선택되는 하나 또는 둘이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.

　
　　　　제 1　항에 있어서, 상기 UV 안정제를 전체 조성물에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.　
　　　　제 1　항에 있어서, 상기 핵제는 솔비톨계 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
　　　　제 1　항에 있어서, 상기 핵제를 전체 조성물에 대하여 0.01 ~ 5.0 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 내변색성 및 항균성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.