KR20130022641A - 자동차 부품용 폴리올레핀 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차 부품에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폴리올레핀 수지, 고무 및 무기물 충진재를 포함하는 혼합 조성물에 대하여 계면활성제를 특정 함량으로 포함하는 폴리올레핀 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 폴리올레핀 수지 조성물은 내충격성 등의 일반 물성 뿐만 아니라 유동흐름성이 우수하므로 작업성이 개선되며 이에 따라 범퍼, 사이드실몰딩, 도어 트림 등 자동차 부품 소재로 사용되기 적합하다.

Description

자동차 부품용 폴리올레핀 수지 조성물 {Polyolefin resin composition for automobile parts}
본 발명은 폴리올레핀 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차 부품에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내충격성 및 유동흐름성이 우수하여 자동차 부품 소재로 사용되기 적합한 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 자동차 성형 부품에 관한 것이다.
폴리프로필렌은 결정성 폴리올레핀계 수지로서 내화학성, 강성, 내열성, 비중, 가공성, 가격 등이 적절하여 자동차 내외장 부품에 많이 적용되고 있다. 부품의 요구특성에 맞게 폴리프로필렌의 강성, 내열성, 치수안정성과 같은 특성을 보강을 위해 탈크, 카올린, 클레이, 칼슘카보네이트, 유리섬유 등 무기물 충진재를 처방하거나, 내충격성 보강을 위해 고무성분을 처방하여 사용하고 있다. 일반적으로 고무 성분을 처방하면 내충격성이 강화되지만 유동흐름성이 감소하는 경향이 있다.
계면활성제는 분자내에 친수기와 친유기를 동시에 가지며, 용매에 용해 또는 분산되어 선택적으로 계면에 흡착됨으로써 계면의 성질을 바꿀 수 있는 특징이 있다. 이러한 계면활성제는 크게 음이온계, 양이온계, 양성계, 비이온계 등으로 나누어지며, 주로 화장품이나 의약품의 유화제, 비누 및 샴프 등의 세정제, 도료 분산제, 섬유 유연제, 대전방지제, 살균 소독제, 등의 다양한 산업에 사용되고 있다. 그러나, 이러한 계면활성제를 자동차용 플라스틱에 응용한 연구는 현재 거의 이루어지지 않고 있다.
이에 본 발명자들은 상기의 상황을 감안하여 폴리올레핀 수지 조성물의 물성을 향상시키는 방법에 대해 연구한 결과, 계면활성제를 컴파운딩 공정 중 사용함으로써 충격 특성과 같은 물성과 유동성을 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 계면활성제를 혼합함으로써 폴리올레핀 수지 조성물의 내구성 등 기계적 물성과 유동흐름성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은
폴리올레핀 수지, 고무 및 무기물 충전재를 포함하는 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 계면활성제 0.2 ~ 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리올레핀 수지 조성물을 이용하여 제조된 자동차 부품을 제공한다.
본 발명에 따라 계면활성제를 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지와 컴파운딩할 때 포함시켜 제조된 수지 조성물은 충격강도, 탄성률, 열 변형 온도 등 일반적인 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 유동 흐름성도 동시에 우수하여 작업성이 현저히 개선될 수 있다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 수지 조성물은 폴리올레핀 수지, 고무 및 무기물 충전재를 포함하는 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 계면활성제 0.2 ~ 5 중량부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 있어서, 상기 혼합 조성물은 더욱 구체적으로 폴리올레핀 수지의 함량은 30 ~ 96 중량%이고, 고무의 함량은 1 ~ 30 중량%이며, 무기물 충진재의 함량은 3 ~ 40 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 용융지수가 10~250 g/10min(230℃) 이고 결정화도가 50~80% 인 고결정성 폴리프로필렌 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
이하에서 본 발명의 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 각 성분을 구체적으로 설명하겠다.
(a) 폴리올레핀 수지
본 발명의 상기 폴리올레핀 수지는 프로필렌 단독 중합체인 호모폴리머 및 80~90몰%의 프로필렌 단량체를 20~10몰%의 알파 올레핀 공단량체와 공중합시킨 랜덤 코폴리머 및 호모폴리머 90~99중량부에 에틸렌-프로필렌-고무 1~10중량부가 블렌딩된 블록공중합체로 이루어진 군에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
(b) 고무 탄성체
고무 탄성체는 무정형 에틸렌 α-올레핀 공중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직한데, 이것에 의해 적당의 유연성을 얻을 수 있고, 내 저온 충격성 등의 충격 강도 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 상기 무정형 α-올레핀 무정형 공중합체로서는, α-올레핀 성분으로서 프로필렌, 부텐1, 　펜텐1, 헥산1, 옥텐1, 4-메틸 펜텐1, 헵텐1 등이 있다. 또한 상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는, SI {poly(styrene-b-isoprene)}, SEP{polystyrene-b-poly(ethylene/propylene)}, SIS {poly(styrene-b-isoprene-b-styrene}, SEPS {polystyrene-b-poly(ethylene/propylene)-b-polystyrene}, SBS {poly(styrene-b-butadiene-b-styrene}, SEBS {Polystyrene-b-poly(ethylene/butylene)-b-polystyrene}, SIBS {poly(styrene-b-isoprene/butadiene-b-styrene)}, SEEPS {polystyrene-b-poly(ethylene-ethylene/propylene)-b-polystyrene} 등이 있다.
본 발명에 사용되는 고무 성분 함량은 폴리프로필렌 전체 조성물에 대하여 1 ~ 30 중량%를 사용할 수 있다. 　1 중량%　미만인 경우 고무성분에 의한 충격완화 효과가 미미하고, 30 중량%를 초과하면 연성이 강화되어 부품으로서의 강성 부족으로　바람직하지 않다.
(c) 무기물 충진재
본 발명에 사용되는 무기물 충진재는 유리섬유, 활석, 운모, 탄산칼슘, 규회석, 황산바륨, 클레이, 황산마그네슘, 휘스커 등의 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 무기물 충진재 함량은 폴리프로필렌 복합재 전체 조성물에 대하여 3 ~ 40 중량%를 사용할 수 있다. 3중량%　미만이면 강성 보강 효과가 미미하며, 40 중량%를 초과하면 비중이 과다하며 또한 압출성이 떨어진다.
(d) 계면활성제
본 발명에 의한 폴리프로필렌계 올레핀 조성물은, 기존 자동차용 폴리프로필렌 복합재와 계면활성제로 이루어지며, 계면활성제는 0.2~5.0 중량부인 것이 적절하다. 계면활성제가 0.2 중량부 미만이면 내충격성 및 용융흐름성 개선 효과가 미미하며, 5.0 중량부를 초과하면 강성 및 열변형온도가 취약해진다.
본 발명의 계면활성제로의 구체적 예를 들면 다음과 같다.
(1) 음이온 계면활성제 (anionic surfactant): ammonium lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate , sodium lauryl ether sulfate, sodium myreth sulfate, dioctyl sodium sulfosuccinate, perfluorooctanesulfonate , perfluorobutanesulfonate, alkyl benzene sulfonates, alkyl aryl ether phosphate, alkyl ether phosphate, sodium stearate, sodium lauroyl sarcosinate, perfluorononanoate, perfluorooctanoate,
(2) 양이온 계면활성제(cationic surfactant): cetyl trimethylammonium bromide, hexadecyl trimethyl ammonium bromide,
cetyl trimethylammonium chloride, cetylpyridinium chloride, polyethoxylated tallow amine, benzalkonium chloride, benzethonium chloride, 5-bromo-5-nitro-1,3-dioxane, dimethyldioctadecylammonium chloride , dioctadecyldimethylammonium bromide
(3) 비이온 계면활성제(nonionic surfactant) : cetyl alcohol, stearyl alcohol, cetostearyl alcohol, oleyl alcohol, polyoxyethylene glycol alkyl ethers (cctaethylene glycol monododecyl ether, pentaethylene glycol monododecyl ether, etc), polyoxypropylene glycol alkyl ethers, glucoside alkyl ethers (decyl glucoside, lauryl glucoside, octyl glucoside, etc), polyoxyethylene glycol alkylphenol ethers (polyoxyethylene glycol octylphenol ether, polyoxyethylene glycol nonylphenyl ether, etc), glycerol alkyl esters (glyceryl laurate , etc), polyoxyethylene glycol sorbitan alkyl esters, sorbitan alkyl esters, dodecyldimethylamine oxide, block copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol
본 발명에서 계면활성제는 상기 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 특히 폴리옥시에틸렌 노닐페놀 에테르를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에는 각종 첨가제, 예를 들면 장기 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제, 착색제, 핵제, 난연제 등을 본 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 첨가하는 것이 가능하다.
폴리올레핀 수지 조성물을 이용하여 압출하여 펠렛을 제조한 후 이를 적당한 온도에서 사출하여 자동차 부품용 플라스틱으로 제조할 수 있다. 이 때 상기 자동차 부품은 범퍼, 사이드실몰딩 또는 도어 트림 등을 예로 들 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1
다음 표 1에 나타낸 구성성분을 사용량만큼 혼합한 후, 혼합물을 이축 압출기로 180~250℃ 의 온도범위에서 압출한 후 냉각, 고화하여 펠렛 상의 조성물을 얻었다. 얻어진 조성물은 180~250℃ 의 온도범위에서 물성 측정용 사출시편을 제조하였다.
구분 중량부 IZOD 충격강도
(J/m)		 MI
(g/10min)		 HDT
(℃)		 굴곡탄성률
(MPa)		 비중
(g/cm3)
폴리프로필렌 탈크 EOR 계면활성제
실시예1 75 15 10 0.5 82 13 124 1,960 0.995
실시예2 75 15 10 1.0 88 14 124 1,910 0.996
실시예3 75 15 10 2.0 91 15 122 1,860 0.997
비교예1 75 15 10 0 60 12 126 2.010 0.993
폴리프로필렌 (유동지수 MI~60;효성社 개발품),
탈크 (코츠社, 400 메쉬)
고무: 에텔렌-옥텐1 고무, EOR (Dow社, Engage8842)
계면활성제 (Polyoxyethylene nonylphenol ether; 한농화성)
상기 실시예 1~3 및 비교예 1에 의하여 제조된 시편의 물성 측정 방법은 하기와 같다.
⊙ IZOD 충격강도: ASTM D 256에 따라 상온에서 측정하였으며, 시험편 크기는 63.5 ×12.7 × 6.4 ㎜이며 노치(notch)된 시편을 사용하였다.
⊙ 내열성 (HDT): ASTM D 648에 따라 측정하였으며, 시험편 크기는 127 ×12.7 × 6.4㎜이며 하중은 0.45 ㎫이었다.
⊙ 굴곡탄성율: ASTM D 790에 따라 상온에서 측정하였으며, 시험편 크기는 127 × 12.7 × 6.4 ㎜이며 시험속도는 10 ㎜/분이었다
⊙ 비중: ASTM D 792에 따라 시편의 비중을 측정하였다.
⊙ 유동지수(MI) : 190 ℃, 2.16kg 조건에서 측정하였다.
상기 실시예 및 비교예를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면기존 폴리프로펠렌 복합재 조성에 계면활성제를 혼합하여 사용함으로써 내 충격성 등의 일반적인 물성을 그대로 유지하는 것과 동시에 유동 흐름성을 향상시킬 수 있으므로 작업성을 현저히 개선시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상 또는 범위 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 따라서, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위 및 그 동등범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (7)

  1. 폴리올레핀 수지, 고무 및 무기물 충진재를 포함하는 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 계면활성제 0.2 ~ 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 혼합 조성물 중에 폴리올레핀 수지의 함량은 30 ~ 96 중량%이고, 고무의 함량은 1 ~ 30 중량%이며, 무기물 충진재의 함량은 3 ~ 40 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 프로필렌 단독 중합체인 호모폴리머 및 80~90몰%의 프로필렌 단량체를 20~10몰%의 알파 올레핀 공단량체와 공중합시킨 랜덤 코폴리머 및 호모폴리머 90~99중량부에 에틸렌-프로필렌-고무 1~10중량부가 블렌딩된 블록공중합체로 이루어진 군에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 계면활성제는 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 폴리올레핀 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 노닐페놀 에테르인 것을 폴리올레핀 수지 조성물.
  6. 청구항 1의 폴리올레핀 수지 조성물을 이용하여 제조된 자동차 부품.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 부품은 범퍼, 사이드실몰딩 또는 도어 트림인 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
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