KR100187187B1 - 올레핀계 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 올레핀계 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 고무 함량을 갖는 에틸렌-프로필렌 공중합체를 주성분으로하고 여기에 2종의 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무, 미세 탈크 및 분산제, 내후성안정제 또는 슬립제를 첨가함으로써 대형제품의 사출성형시 성형성을 개선시키면서 내충격성, 내열성, 인장강도 등의 제반물성 및 안료로 조색시 안료분산성과 내후성 등이 우수한 경질의 올레핀계 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

올레핀계 수지 조성물

본 발명은 올레핀계 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 고무 함량을 갖는 에틸렌-프로필렌 공중합체를 주성분으로하고 여기에 2종의 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무, 미세 탈크 그리고 분산제, 내후성안정제 또는 슬립제를 첨가함으로써 대형제품의 사출성형시 성형성을 개선시키면서 내충격성, 내열성, 인장강도 등의 제반물성 및 안료로 조색시 안료분산성과 내후성 등이 우수한 경질의 올레핀계 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 결정성 폴리프로필렌 수지와 올레핀계 고무를 주원료로 하는 올레핀계 수지 조성물은 비중이 작고 내충격성, 내열성, 기계적 강도가 우수하며 가격이 저렴하여 내외장 부품 등으로 많이 사용되고 있다.

그러나, 올레핀계 수지 조성물의 제조시 다량의 올레핀계 고무 성분을 폴리프로필렌에 혼련시키면 조성물의 유동성이 좋지 않으며, 웰드라인(weld-line)이 약하게 되어 대형사출물의 성형성이 나빠지게 되고 사출물의 외관이 불량하게 된다. 또한 조성물의 주원료인 올레핀계 고무와 폴리프로필렌이 모두 비극성 수지이므로 도장성이 불량한 문제점이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 결정성의 폴리프로필렌을 주성분으로하고, 프로필렌 92∼95 중량%, 에틸렌 5∼8 중량%, 에틸렌-프로필렌 고무가 7∼12 중량%이고 용융지수가 20∼40 g/10분 정도인 에틸렌-프로필렌 공중합 수지를 사용하며, 여기서 올레핀계 고무로는 에틸렌-프로필렌을 사용하고, 프로필렌의 함량이 25∼45 중량%인 고무를 사용하며 강성을 높이기 위해 평균 입자크기 2∼4 ㎛의 미세탈크를 사용하고 있다. 위의 성분을 혼합하기 위해 혼련기나 압출기를 사용하여 기계적으로 용융혼련하게 된다. 그러나, 이 경우 조성물의 충격강도를 높이기 위하여 고가의 올레핀계 고무를 다량 사용하게 되고 강성을 높이기 위해 다량의 탈크를 사용하게 되어 성형성의 저하를 초래하게 된다.

또한, 유럽특허 0557124A1에는 높은 용융지수와 고결정성의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 55∼75 중량% 함유하고, 30∼100 ℃ 정도의 용융온도를 갖는 결정성 에틸렌 공중합체를 25∼45 중량% 함유하며, 5 ㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖는 미세 탈크 1∼25 중량%를 사용한 초고경질의 조성물에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 조성물의 경우 연질, 반경질 및 경질의 소재로는 부적당하다.

그밖에도 이와 관련된 특허로는 유럽특허 0531154A2, 059662A1, 0496625A2 등이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 올레핀계 수지 조성물의 문제점을 해결하여 성형성, 내충격성, 내열성 및 도장성 등의 물성을 개선기 위하여 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체의 제조시 에틸렌-프로필렌 고무의 함량을 극히 높인 에틸렌-프로필렌 공중합체와 에틸렌-프로필렌 고무의 함량을 7∼12 중량%로 제조한 에틸렌-프로필렌 공중합체를 사용하고, 충격성을 보강하기 위해 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무를 사용하고, 강성 보강을 위해 미세 탈크를 사용하고, 내열성과 내후성, 조색시의 안료분산성을 개선하기 위해 적절한 첨가제 처방을하여 성형성, 내충격성, 내열성 및 착색성 등이 우수한 올레핀계 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 7∼12 중량%인 것 25∼28 중량%와 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 20∼30 중량%인 것 41∼48 중량%, 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무 10∼21 중량%, 탈크 0.1∼20 중량%, 그리고 분산제 0.1∼1.0 중량%, 내후성안정제 0.3∼0.5 중량% 또는 슬립제 1∼2 중량%로 이루어진 올레핀계 수지 조성물에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 2 종의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 함유하는 올레핀계 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용한 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌-프로필렌 고무의 함량이 7∼12 중량%인 에틸렌-프로필렌 공중합체와 20∼30 중량%의 에틸렌-프로필렌 고무를 함유하는 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체를 혼합하여 사용한다. 여기서, 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 7∼12 중량%인 것을 전체 수지 조성물 중 25∼28 중량%로 함유하며, 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 20∼30 중량%인 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체는 전체 수지 조성물 중 41∼48 중량%로 함유한다.

그런데, 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체 중 에틸렌-프로필렌 고무의 함량이 20∼30 중량%인 것은 반응기내에서 직접 제조하는 것으로서, 이와 같이 반응기내에서 다량의 에틸렌-프로필렌 고무를 직접 제조함으로 인해 결정성의 프로필렌 메트릭스에 에틸렌-프로필렌 고무가 균일한 입자로 분산되어 있어 우수한 충격강도를 갖고 있으며, 충격보강을 위해 부가로 첨부하는 고무의 함량을 현저히 줄일 수 있어서 제품의 로트별 편차를 줄여 균일한 제품의 제조가 용이하다. 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체 내에 함유된 에틸렌-프로필렌 고무의 함량은 20∼30 중량%이며, 고무의 조성은 에틸렌의 함량이 40∼50 중량% 정도로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 7∼12 중량%인 공중합체의 함량이 전체 수지 조성물 중 25 중량% 미만이면 사출성형 가공성이 저하되는 문제가 있고, 28 중량%를 초과하면 성형성은 증가하나 물성이 저하되는 문제가 있다. 한편, 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 20∼30 중량%인 공중합체의 함량이 전체 수지 조성물 중 41 중량% 미만이면 수지 조성물의 저온충격강도가 저하되는 문제가 있고, 48 중량%를 초과하는 경우 사출성형성이 저하되는 문제가 있다.

그리고, 본 발명에서는 충격강도를 보강하기 위해 부가로 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무를 사용하고 있으며, α-올레핀으로는 1-프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐을 용도에 따라 2종 이상을 선택적으로 사용할 수 있다. 이때, 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무의 함량은 전체 수지 조성물중 10 ∼ 21 중량%이다.

본 발명에서는 사용한 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무로는 바람직하게는 에틸렌-프로필렌 고무와 에틸렌-옥텐 고무를 혼합하여 사용한 것이다. 이 중 에틸렌-프로필렌 고무는 프로필렌의 함량이 25∼45 중량% 정도이고, 용융지수는 0.5∼3 g/10분(230 ℃)인 고무를 사용하며, 그 함량은 전체 수지 조성물 중 9∼13 중량%이다. 또한 에틸렌-옥텐 고무는 옥텐의 함량이 20∼30 중량% 정도이고, 용융지수 0.5∼2 g/10분(230 ℃)인 고무를 사용하며 그 함량은 전체 수지 조성물 중 1∼8 중량%이다.

만일, 상기와 같은 에틸렌-프로필렌 고무의 함량이 전체 수지 조성물 중 9 중량% 미만이면 저온충격강도가 감소하는 문제가 있고, 13 중량%를 초과하면 사출성형성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 에틸렌-옥텐 고무의 함량이 전체 수지 조성물 중 1 중량% 미만이면 치수안정성 및 물성이 저하되는 문제가 있고, 8 중량%를 초과하면 성형성이 감소되는 문제가 있다.

또한 강성을 높이기 위해 미세 탈크를 사용하게 되는데, 탈크의 함량은 전체 수지 조성물 중 0.1∼20 중량%이고 그 평균 입자크기는 2∼4 ㎛인 것이 바람직하다. 만일, 탈크의 함량이 전체 수지 조성물 중 20 중량%를 초과하면 사출성형성 및 물성이 저하되고 사출성형품의 무게가 증가하는 문제가 있다.

그리고 안료에 의한 조색시 안료의 분산성과 내후성을 개선하고자 별도의 분산제와 안정제를 처방하고, 안료 마스터배치를 사용할 경우 마스터배치 제조시 분산제와 내후성안정제를 함께 넣어 제조하는 것이 유리하다. 페인트를 이용한 도장 대신에 안료에 의한 조색시 제품이 스크레치에 의해 표면이 쉽게 손상되는 것을 방지하기 위해 고분자량의 실리콘 수지를 슬립제로 소량 첨가하여 표면에 슬립성을 부여한다.

이때, 분산제의 경우 0.1∼1 중량%, 내후성안정제 0.3∼0.5 중량% 및 슬립제 1∼2 중량%이다.

여기서, 분산제는 유기티탄계의 화합물이 사용되고, 내후성안정제는 힌더드 아민계의 화합물이 있으며, 슬립제로는 고분자량의 실리콘계 수지를 사용하는 바 이때 분자량은 100,000 ∼ 500,000 인 것이 바람직하다. 그리고, 실리콘계 수지의 구체적인 예로는 폴리다이메틸실록세인이 있다.

그밖에 내열성과 내후성을 개선하고자 첨가제를 첨가하는 바, 첨가제로는 1차 산화방지제, 2차 산화방지제, 대전방지제, UV 안정제 및 활제 중에서 선택된 1종 이상의 것을 첨가할 수 있다. 이때 첨가제의 종류에 따라 조성물의 도장성이 영향을 받게 되므로 적절한 첨가제를 선정하여 사용한다. 그리고, 각 첨가제의 함량을 1차 산화방지제의 경우 2,000∼3,000 ppm, 2차 산화방지제 1,000∼1,500 ppm, 대전방지제 4,000∼5,000 ppm, UV 안정제 2,000∼4,000 ppm, 금속염 및 유기활제 500∼1,000 ppm 및 핵제의 경우는 2,000∼3,000 ppm이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼2

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 올레핀계 수지 조성물을 제조하였으며, 이에 대하여 용융지수, 인장강도, 신율, 굴곡탄성율, 아이조드충격강도 및 도장접착성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

이때, 각각의 물성은 ASTM 측정법에 따라 측정하였고, 도장접착성의 비교는 50 × 100 × 2의 시편에 염소화폴리프로필렌 프라이머를 5∼7 ㎛로 도장한 다음 우레탄계 페인트를 20∼30 ㎛로 도장하고 85 ℃의 오븐에서 30 분간 경화후 상온에서 24 시간 방치한 다음 2 ㎜의 격자를 100개 만들어 테이프로 도장접착성을 비교하였다.

상기의 결과에서 알 수 았듯이 본 발명의 올레핀계 수지 조성물은 경질의 수지 조성물로서 성형성이 우수하여 대형제품의 사출성형에 유용함을 알 수 있으며 분산제, 내후성안정제 및 슬립제 등의 첨가제의 사용으로 내충격성, 내열성, 인장강도 등의 제반물성 및 안료로 조색시 안료분산성과 내후성이 우수한 수지 조성물임을 알 수 있다.

Claims (7)

1. 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 7∼12 중량%인 것 25∼28 중량%와 에틸렌-프로필렌 고무 함량이 20∼30 중량%인 것 41∼48 중량%, 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무 10∼21 중량%, 탈크 0.1∼20 중량%, 그리고 분산제 0.1∼1.0 중량%, 내후성안정제 0.3∼0.5 중량% 또는 슬립제 1∼2 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무는 에틸렌-프로필렌 고무 9∼13 중량%와 에틸렌-옥텐 고무 1∼8 중량%인 것임을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 탈크는 평균입경 2∼4 ㎛인 것임을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 분산제는 유기티탄계 화합물인 것임을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 내후성안정제는 힌더드 아민계 화합물인 것임을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 슬립제는 분자량 100,000∼500,000인 실리콘계 수지인 것임을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 실리콘계 수지는 폴리다이메틸실록세인인 것임을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.