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KR102463607B1 - 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물 - Google Patents

섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물 Download PDF

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KR102463607B1
KR102463607B1 KR1020170144807A KR20170144807A KR102463607B1 KR 102463607 B1 KR102463607 B1 KR 102463607B1 KR 1020170144807 A KR1020170144807 A KR 1020170144807A KR 20170144807 A KR20170144807 A KR 20170144807A KR 102463607 B1 KR102463607 B1 KR 102463607B1
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ethylene
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polypropylene
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이한기
김학수
노창현
김동한
장경순
김범호
이혁
조완
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
에이치디씨현대이피 주식회사
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Abstract

본 발명은 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물에 관한 것으로, 자세히는 호모 폴리프로필렌, 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체, 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함하는 폴리프로필렌 수지, 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 무기질 보강재, 섬유상 고분자, 목재 성분 및 석재 성분을 포함하는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 성형체에 관한 것이다.

Description

섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물{POLYPROPYLENE-BASED COMPOSITE RESIN COMPOSITION HAVING FIBER TEXTURE}
본 발명은 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 성형체에 관한 것이다.
과거 이동수단에 불과하던 자동차는 현재 제2의 주거공간이 되었다. 그에 따라 자동차의 성능뿐만 아니라 다양한 기능, 친환경성, 특히 인테리어에 대한 사용자의 관심이 나날이 높아지고 있다.
이러한 자동차의 감성품질 고급화 추세에 따라 필라트림(pillar trim), 도어트림(door trim) 등 자동차 내장재의 미감을 향상시키기 위한 시도가 많이 이루어지고 있다.
그 중 하나는 자동차 내장재용 플라스틱 부품에 도장을 하거나 섬유를 감싸는 것인데, 이는 공정 및 재질을 추가하는 것이므로 생산 비용이 높아지고, 유기용매, 접착제의 사용에 의해 휘발성 유기화합물(volatile organic compound, VOC)이 발생하는 등의 문제가 있다.
다르게는 한국등록특허 제10-1154317호와 같이 수지 조성물에 섬유상 고분자를 직접 첨가하여 수지 조성물 자체에 섬유의 질감을 표현하는 방법이 있으나, 이는 자동차 내장재용 플라스틱 부품의 색상에 따라 질감 표현의 정도가 다르고, 엠보 패턴을 적용시키는데 여러 제약이 있다는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1154317호
본 발명의 목적은 섬유 질감의 표현 정도가 뛰어난 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엠보 패턴에 대한 영향을 적게 받는 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내구성, 내충격성, 내스크래치성 및 내오염성이 우수한 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 친환경적인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 호모 폴리프로필렌, 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체, 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함하는 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 포함한다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 상기 폴리프로필렌 수지 50중량% 내지 70중량% 및 상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체 5중량% 내지 25중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 호모 폴리프로필렌은 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)인 것일 수 있다.
상기 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체는 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%와 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%를 중합시킨 것일 수 있다.
상기 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체는 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 100g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%와 에틸렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%를 중합시킨 것이며, 아이소택틱 지수가 97% 이상인 것일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 상기 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체와 상기 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체를 1:1 내지 3:1의 질량비로 포함하는 것일 수 있다.
상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 에틸렌과 C4-C8 알킬렌의 공중합체일 수 있다.
상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 무니점도(Mooney viscosity)가 5 ML1+4(121℃) 내지 50 ML1+4(121℃)이고, 유리전이온도가 -60℃ 내지 -40℃인 것일 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 판상 형태이고 입자크기가 0.5㎛ 내지 10㎛인 탈크(talc); 침상 형태이고 길이가 10㎛ 내지 35㎛이며 직경이 0.3㎛ 내지 1.5㎛인 휘스커(whisker); 올라스토나이트; 황산바륨; 탄산칼슘; 실리카; 마이카; 규산칼슘; 유리섬유; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기질 보강재를 더 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 상기 무기질 보강재를 1중량% 내지 15중량% 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 셀룰로오스 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 직경이 3㎛ 내지 40㎛이며; 길이가 0.3㎜ 내지 4㎜인 섬유상 고분자를 더 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 상기 섬유상 고분자를 1.5중량% 내지 5중량% 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 침엽수계 목분, 활엽수계 목분, 목재 칩, 연질 목재 펄프, 경질 목재 펄프 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 입자크기가 210㎛ 내지 300㎛인 목재 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 상기 목재 성분을 2중량% 내지 10중량% 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 송이석, 현무암 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 입자크기가 10㎛ 내지 150㎛인 석재 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 상기 석재 성분을 1중량% 내지 10중량% 포함할 수 있다.
상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 소취제, 윤활제, 산화방지제, 내열안정제, 광안정제, 이형제, 안료, 대전방지제, 향균제, 가공조제, 억연제(Smoke Suppressant), 적하방지제(Anti-dripping Agent), 내마모제, 커플링제(Coupling agent), 상용화제(Compatibilizing agent) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형체는 상기 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 이용하여 제조한 것일 수 있다.
상기 성형체는 운송수단의 내장재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 사용하면 섬유 질감의 표현 정도가 우수한 제품을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 제품을 생산하는 과정에서 엠보 패턴에 대한 영향을 적게 받기 때문에 제품의 외관을 다양한 방식으로 표현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로펠렌 복합 수지 조성물로 제조한 제품은 내구성이 우수하여 극서지, 극한지 등의 가혹한 환경에서도 오랫동안 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물로 제조한 제품은 내충격성이 뛰어나므로 외부 충격으로부터 사용자를 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 섬유 질감의 표현을 위해 천연 소재, 특히 재활용된 천연 소재를 사용하므로 환경이 오염되는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 호모 폴리프로필렌, 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체, 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함하는 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 포함한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 무기질 보강재, 섬유상 고분자, 목재 성분 및 석재 성분을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 50중량% 내지 70중량%의 폴리프로필렌 수지, 5중량% 내지 25중량%의 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 1중량% 내지 15중량%의 무기질 보강재, 1.5중량% 내지 5중량%의 섬유상 고분자, 2중량% 내지 10중량%의 목재 성분 및 1중량% 내지 10중량%의 석재 성분을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 소취제, 윤활제, 산화방지제, 내열안정제, 광안정제, 이형제, 안료, 대전방지제, 향균제, 가공조제, 억연제(Smoke Suppressant), 적하방지제(Anti-dripping Agent), 유리섬유, 내마모제, 커플링제(Coupling agent), 상용화제(Compatibilizing agent) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
1) 폴리프로필렌 수지
상기 폴리프로필렌 수지는 호모 폴리프로필렌, 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체, 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함한다. 호모 폴리프로필렌, 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체, 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체 중 어느 하나만을 사용하는 경우 성형체의 내충격성, 내열성 등이 나빠질 수 있는바 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 좋고, 바람직하게는 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체와 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체를 특정 질량비로 조합하여 사용하는 것이 좋다.
상기 폴리프로필렌 수지의 함량은 50중량% 내지 70중량%인 것이 좋다. 50중량% 미만이면 성형체의 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 등의 전체적인 물성이 떨어질 수 있고, 70중량%를 초과하면 다른 성분의 함량이 너무 적어지므로 섬유 질감이 표현되지 않을 수 있다.
a) 호모 폴리프로필렌
상기 호모 폴리프로필렌은 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 아이소택틱 지수(isotactic index, C13-NMR 측정)가 94% 내지 97%인 것일 수 있다. 상기 아이소택틱 지수 및 용융지수가 위의 범위를 만족해야 성형체에 요구되는 강성(rigidity)을 만족할 수 있고, 성형성 및 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
b) 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체
상기 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체는 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%와 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%를 중합시킨 것일 수 있다. 상기 프로필렌 모노머의 함량이 위의 범위를 만족해야 성형체의 내충격성 및 치수안정성을 향상시킬 수 있다.
c) 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체
상기 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체는 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 100g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%와 에틸렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%를 중합시킨 것이며, 아이소택틱 지수가 97% 이상, 자세히는 97.5% 내지 99.5%인 것일 수 있다.
상기 아이소택틱 지수가 97% 미만이면 성형체의 인장강도, 굴곡강도, 충격강도, 표면경도가 떨어질 수 있다.
또한 상기 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 미만이면 유동성이 저하되어 성형체를 형성할 수 없는 문제가 생길 수 있고, 100g/10분(2.16㎏, 230℃)를 초과하면 성형체의 내충격성이 현저하게 저하될 수 있다.
또한 상기 에틸렌 모노머의 함량이 0.1중량% 미만이면 성형체의 내충격성이 떨어질 수 있고, 10중량%를 초과하면 강성이 저하될 수 있다.
상기 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체는 용융지수, 프로필렌 모노머의 함량 및 아이소택틱 지수가 위의 범위를 만족하는 고결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체(High Crystalline Polypropylene, HCPP)로서, 상기 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체와는 구별되는 구성으로 보아야 할 것이다.
상기 폴리프로필렌 수지는 상기 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체와 상기 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체를 1:1 내지 3:1의 질량비로 포함하는 것일 수 있다. 상기 질량비가 3:1을 초과하면 부품 성형성이 저하되고, 상온에서의 충격강도가 저하될 수 있다.
2) 에틸렌/α-올레핀 공중합체
상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 에틸렌(ethylene)과 α-올레핀(α-olefin)의 공중합체이다. 구체적으로 에틸렌과 C4-C8 알킬렌이 공중합된 것일 수 있으며, 바람직하게는 에틸렌/α-부틸렌 공중합체, 에틸렌/α-옥틸렌 공중합체 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 무니점도(Mooney viscosity)가 5 ML1+4(121℃) 내지 50 ML1+4(121℃)이고, 유리전이온도가 -60℃ 내지 -40℃인 것일 수 있다.
상기 무니점도가 위의 범위를 만족해야 성형체의 기계적 물성을 유지 또는 향상시키는데 유리하다. 한편 상기 유리전이온도가 -60℃미만이면 성형체의 강성 및 내열성이 떨어질 수 있고, -40℃를 초과하면 저온에서의 충격강도가 저하될 수 있다.
상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 함량은 5중량% 내지 25중량%인 것이 좋다. 5중량% 미만이면 성형체의 충격강도가 저하될 수 있고, 25중량%를 초과하면 성형체의 내열성이 떨어질 수 있다.
3) 무기질 보강재
상기 무기질 보강재는 성형체의 강성을 보완하는 구성으로서, 탈크(talc), 휘스커(whisker), 올라스토나이트(wollastonite), 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 마이카, 규산칼슘, 유리섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
구체적으로 상기 무기질 보강재는 판상 형태이고 입자크기가 0.5㎛ 내지 10㎛인 탈크인 것이 좋을 수 있다. 상기 탈크의 입자크기가 0.5㎛ 미만이면 성형체의 생산성이 저하될 수 있고, 10㎛를 초과하면 성형체의 전체적인 기계적 물성이 떨어질 수 있다.
또한 상기 무기질 보강재는 침상 형태이고 길이가 10㎛ 내지 35㎛이며 직경이 0.3㎛ 내지 1.5㎛인 휘스커인 것이 좋을 수도 있다. 상기 휘스커의 길이가 10㎛ 미만이면 강성 및 내열성이 저하될 수 있고, 35㎛를 초과하면 사출 성형시 수지 조성믈의 흐름에서 배향이 생겨 성형체의 변형이 발생할 수 있다.
상기 무기질 보강재의 함량은 1중량% 내지 15중량%, 자세히는 5중량% 내지 10중량%인 것이 좋다. 1중량% 미만이면 성형체의 강성이 떨어질 수 있고, 15중량%를 초과하면 다른 성분의 함량이 너무 적어지고 성형성, 스크래치성, 오염성이 떨어질 수 있다.
4) 섬유상 고분자
상기 섬유상 고분자는 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 셀룰로오스 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 섬유상 고분자는 서로 다른 색상을 띄는 소재들을 조합한 것일 수 있으며, 성형체 및 그 주변의 다른 제품의 색상 등 목적하는 바에 따라 다양하게 조합할 수 있다.
상기 섬유상 고분자는 직경이 3㎛ 내지 40㎛이고, 길이가 0.3㎜ 내지 4㎜인 것일 수 있다. 상기 섬유상 고분자의 직경이 3㎛ 미만이면 섬유의 질감이 표현되지 않을 수 있고, 40㎛를 초과하면 성형체의 충격강도가 저하될 수 있다. 또한 상기 섬유상 고분자의 길이가 0.3㎜ 미만이면 섬유의 질감이 표현되지 않을 수 있고, 4㎜를 초과하면 성형체 제조시 섬유상 고분자의 엉킴 현상이 발생하여 분산성이 현저히 떨어질 수 있다.
상기 섬유상 고분자의 함량은 1.5중량% 내지 5중량%, 자세히는 2중량% 내지 4중량%, 더욱 자세히는 2.5중량% 내지 3중량%인 것이 좋다. 1중량% 미만이면 섬유의 질감이 표현되지 않을 수 있고, 5중량%를 초과하면 과다한 함량에 의해 섬유상 고분자의 엉킴 현상이 발생할 수 있다.
5) 목재 성분
상기 목재 성분은 침엽수 목분(Coniferous wood flour), 활엽수 목분(Broadleaved wood flour), 목재 칩, 연질 목재 펄프(Softwood pulp, SWP), 경질 목재 펄프(Hardwood Pulp, HWP) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 침엽수 목분은 침엽수계 목재의 가공시 발생되는 부산물(톱밥)을 의미하고, 상기 활엽수 목분은 활엽수계 목재의 가공시 발생하는 부산물(톱밥)을 의미한다. 상기 침엽수 목분 및 활엽수 목분은 다른 제품의 생산 과정에서 발생된 목분을 재활용한 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 상기 섬유상 고분자에 더해 상기 목재 성분을 더 첨가함으로써 섬유 질감의 표현 정도를 극대화한 것을 일 기술적 특징으로 한다.
상기 목재 성분은 입자크기가 210㎛ 내지 300㎛인 것일 수 있다. 상기 목재 성분의 입자크기가 210㎛ 미만이면 섬유 질감의 표현 정도가 충분치 않을 수 있으며, 300㎛를 초과하면 성형체의 제조과정에서 탄화 등의 문제가 발생하여 인장강도 및 충격강도가 떨어질 수 있다.
상기 목재 성분의 함량은 2중량% 내지 10중량%, 자세히는 2중량% 내지 5중량%, 더욱 자세히는 3중량% 내지 5중량%인 것이 좋다. 2중량% 미만이면 섬유 질감의 표현 정도가 충분치 않을 수 있으며, 10중량%를 초과하면 과다한 함량에 의해 탄화, 냄새 발생, 내광성 저하의 문제가 생길 수 있다.
6) 석재 성분
상기 석재 성분은 성형체를 엠보 패턴으로 형성함에 있어서, 수지 조성물에 미치는 영향을 최소화하기 위한 구성이다.
상기 석재 성분은 송이석, 현무암 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 상기 석재 성분으로 송이석, 현무암 등의 화산석을 사용하면 휘발성 유기화합물(VOC)이 흡착되므로 사용자의 건강에 나쁜 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
일 예로 상기 송이석은 산화규소 40중량% 내지 50중량%, 산화알루미늄 10~20중량%, 산화철 12중량% 내지 17중량%, 산화티타늄 2중량% 내지 8중량% 및 일정량의 산화나트륨, 산화칼륨을 주성분으로 하는 것일 수 있다. 또한 상기 송이석은 내열온도가 1,200℃ 이상이므로 성형체의 종류 및 가공온도에 상관없이 사용할 수 있다.
상기 송이석과 현무암을 조합하여 사용하는 경우, 그 사용 비율은 성형체의 색상에 따라 달라질 수 있으나, 1:0.2 내지 1:0.5의 질량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 질량비가 1:0.5를 초과하면 흑색의 현무암의 함량이 과다하여 수지 조성물의 조색이 어려울 수 있다.
또한 상기 석재 성분은 이에 한정되는 것은 아니지만 구형의 입자 형태인 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 선형, 침상형이 아닌 구형의 것을 사용하면 수지 조성물에 포함된 각 구성의 분산성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
상기 석재 성분은 입자크기가 10㎛ 내지 150㎛, 자세히는 40㎛ 내지 100㎛인 것일 수 있다. 상기 석재 성분의 입자크기가 10㎛ 미만이면 분산성의 향상 정도가 미미할 수 있고, 150㎛를 초과하면 성형체의 강도, 강성, 스크래치성 등의 물성이 불균형해질 수 있다.
상기 석재 성분의 함량은 1중량% 내지 10중량%인 것이 좋다. 1중량% 미만이면 사용량이 너무 적고, 10중량%를 초과하면 성형체의 강도, 강성, 스크래치성 등의 물성이 불균형해질 수 있다.
7) 첨가제
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 소취제, 윤활제, 산화방지제, 내열안정제, 광안정제, 이형제, 안료, 대전방지제, 향균제, 가공조제, 억연제(Smoke Suppressant), 적하방지제(Anti-dripping Agent), 내마모제, 커플링제(Coupling agent), 상용화제(Compatibilizing agent) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예1 내지 실시예5
하기 표1과 같은 조성 및 조성비로 각 성분을 준비한 뒤 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 제조하였다. 그 후 사출성형기(모델: LGE110, LS전선)를 사용하여 실린더 온도 220℃ 및 금형온도 50℃에서 사출 성형하여 시험편(성형체)을 제조하였다.
성분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
폴리프로필렌 수지a 35 43.5 43 42.5 44.5
폴리프로필렌 수지b 24 25 20 15 15
에틸렌/α-올레핀
공중합체c 		20 10 15 20 20
무기질 보강재d 5 5 5 5 5
무기질 보강재e 5 5 5 5 5
섬유상 고분자f 1.5 2 2.5 3 3
목재 성분g 5 - - - -
목재 성분h - 5 5 5 3
석재 성분i 1 1 1 1 1
산화안정제 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
표1의 주 a) 폴리프로필렌 수지: 고결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체, 용융지수 30g/10분(2.16㎏, 230℃), 중량평균분자량 221,000g/mol, 아이소택틱 지수 98.5% 내지 99% (SK社)
b) 폴리프로필렌 수지: 에틸렌-프로필렌 공중합체, 용융지수 30g/10분(2.16㎏, 230℃), 중량평균분자량 210,000g/mol
c) 에틸렌/α-올레핀 공중합체: 에틸렌/α-옥텐 공중합체, 무니점도 5 ML1+4(121℃) 내지 25 ML1+4(121℃), 유리전이온도 -55℃ 내지 -62℃
d) 무기질 보강재: 탈크, 판상 형태, 입자크기 8㎛ 내지 10㎛ (KOCH社)
e) 무기질 보강재: 마그네슘-휘스커, 길이 10㎛ 내지 35㎛ (UBE社)
f) 섬유상 고분자: 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 직경 7㎛, 길이 3㎜, 적색
g) 목재 성분: 활엽수 목분, 입자크기 40㎛ 내지 100㎛ (WOORI社)
h) 목재 성분: 침엽수 목분, 입자크기 40㎛ 내지 100㎛ (WOORI社)
i) 석재 성분: 송이석, 입자크기 100㎛, 적갈색
비교예1 내지 비교예6
하기 표2와 같은 조성 및 조성비로 각 성분을 준비한 뒤 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 제조하였다. 그 후 사출성형기(모델: LGE110, LS전선)를 사용하여 실린더 온도 220℃ 및 금형온도 50℃에서 사출 성형하여 시험편(성형체)을 제조하였다.
성분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
폴리프로필렌 수지a 35 34.5 42.5 40.5 43 42
폴리프로필렌 수지b 35 30 8 12 18 20
에틸렌/α-올레핀
공중합체c 		10 15 20 20 20 20
무기질 보강재d 5 5 5 5 5 5
무기질 보강재e 5 5 5 5 5 5
섬유상 고분자f 0.5 1 3 3 3 3
목재 성분g 5 5 - - - -
목재 성분h - - 12 10 1.5 0.5
석재 성분i 1 1 1 1 1 1
산화안정제 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
표2의 주 a) 내지 i)는 상기 표1과 같다.
비교예1 및 비교예2는 섬유상 고분자의 함량이 1.5중량% 미만인 시험편이다.
비교예3 및 비교예4는 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체(표 2의 폴리프로필렌 수지b)와 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체(표 2의 폴리프로필렌 수지a)의 질량비가 1:3을 초과하고, 목재 성분의 함량이 10중량%를 초과하는 시험편이다.
비교예5 및 비교예6은 목재 성분의 함량이 2중량% 미만인 시험편이다.
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 시험편의 물성을 하기 방법으로 측정하였다. 그 결과는 표3과 같다.
1) 용융지수(Melting Index, MI): ASTM D-1238 법으로 측정하였다 (시험조건 : 230℃, 하중 21.2N).
2) 비중: ASTM D792 법에 따라 굴곡강도 측정 시편의 중앙부를 취하여 측정하였다.
3) 인장강도: ASTM D-638 법으로 측정하였다 (시험조건 : 50 ㎜/분).
4) 굴곡강도 및 굴곡탄성율: ASTM D-790 법에 따라 측정하되 하중 인가 속도는 30㎜/min로 측정하였다.
5) 아이조드(IZOD) 충격강도: ASTM D-256 법에 따라 상온(23 ℃) 및 -10 ℃에서 Notched 시험편으로 측정하였다.
6) 냄새: MS300-34 기준에 따라 냄새 판정 3등급 이하이면 합격(시험조건: 80℃, 2시간 방치 및 1시간 실온 방치 후 냄새 판정)
7) 스크래치성: MS213-05(4.9항) 법에 따라 측정하였다. 스크래치성의 수치가 높을수록 외력에 의한 긁힘이 많은 것을 의미하므로 성형체로 사용하기에 적합하지 않다.
8) 오염성: MS210-05(4.13항) 법에 따라 측정하였다. 오염성의 수치가 높을수록 외력에 의한 오염이 많이 발생한다는 것이므로 성형체로 사용하기에 적합하지 않다.
9) 섬유질감: 육안평가 방법으로 측정하였다. 섬유의 질감이 나지 않는 경우 미흡(△), 섬유의 질감이 나지만 부품과의 컬러 매칭이 미흡한 경우 양호(○), 섬유의 질감 구현 및 부품과의 컬러 매칭이 양호한 경우 우수(◎)로 평가하였다.
항목
 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6
MI
[g/10분]		 25.6 35.1 29.4 24.1 27.2 35.7 31.1 25.8 26.4 25.9 24.2
비중
[g/㎤]		 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.98 1.04 1.03 0.98 0.97
인장강도
[㎫]		 23.4 26.1 24.8 23.7 22.7 26.9 25.1 24.8 24.1 21.3 21
굴곡강도
[㎫]		 31 37.1 34.1 30.1 27.1 37.2 34.3 33.5 31.9 26.4 26.1
굴곡탄성율
[㎫]		 1690 1980 1870 1720 1610 2040 1890 1820 1810 1560 1520
IZOD
충격강도
상온,[J/m]		 169 110 138 172 211 102 140 88 102 229 235
IZOD
충격강도,
-10℃,[J/m]		 40 35 38 42 58 36 37 32 35 64 66
냄새[급] 4.5 4 4 4 3 4.5 4.5 5 4.5 3 3
스크래치성
[ΔL]		 2.1 1.9 1.7 1.6 0.7 1.8 1.9 3.1 2.5 0.7 0.6
오염성[ΔY] 2.3 2.4 2.4 2.2 1.8 2.3 2.4 3.4 3 1.6 1.1
섬유질감 ○ ○ ◎ ◎ ◎ △ △ ◎ ◎ △ △
상기 표3을 참조하면, 섬유상 고분자의 함량이 1.5중량% 미만인 비교예1 및 비교예2의 시험편은 섬유의 질감이 제대로 표현되지 않았음을 알 수 있다.
또한 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체와 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체의 질량비가 1:3을 초과하는 비교예3 및 비교예4의 시험편은 비중이 높기 때문에 성형체의 경량화에 불리함을 알 수 있고, 상온에서의 충격강도가 저하되었음을 확인할 수 있다. 또한 비교예3 및 비교예4는 목재 성분의 함량이 10중량%를 초과하기 때문에 섬유의 질감 표현이 우수하기는 하나, 스크래치성 및 오염성의 저하, 탄화에 의한 냄새 발생의 문제가 있음을 알 수 있다.
반면에 목재 성분의 함량이 2중량% 미만인 비교예5 및 비교예6의 시험편은 섬유 질감의 표현이 미흡함을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 폴리프로필렌 복합 수지 조성물의 조건을 모두 만족하는 실시예1 내지 실시예5는 비중이 낮고, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 상온 또는 저온에서의 충격강도가 균형이 잡혀 있으며, 목재 성분의 탄화에 의한 냄새가 적게 발생하고, 스크래치성 및 오염성이 낮으며, 섬유의 질감 표현이 우수함을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 실험예 및 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실험예 및 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물은 압출성형, 사출성형, 중공성형, 압축성형, 사출성형 등의 방법을 통해 성형체로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물을 이용하여 제조한 성형체는 섬유 질감의 고급스러운 외관을 갖기 때문에 건축물·운송수단의 내장재로 유용하게 사용될 수 있다. 다만 상기 성형체의 용도가 이에 한정되는 것은 아니고, 용기·포장재, 가정·주방용품, 전자제품, 스포츠 용품, 문구류 등 다른 제품에도 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 호모 폴리프로필렌, 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체, 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함하는 폴리프로필렌 수지 50중량% 내지 70중량%;
    에틸렌/α-올레핀 공중합체 5중량% 내지 25중량%; 및
    침엽수계 목분, 활엽수계 목분, 목재 칩, 연질 목재 펄프, 경질 목재 펄프 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 입자크기가 40㎛ 내지 100㎛인 목재 성분 3중량% 내지 5중량%;
    무기질 보강재 1중량% 내지 15중량%;
    섬유상 고분자 1.5중량% 내지 5중량%; 및
    석재 성분 1중량% 내지 10중량%;
    를 포함하는 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 호모 폴리프로필렌은 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체는 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%와 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%를 중합시킨 것인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체는 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 100g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%와 에틸렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%를 중합시킨 것이며, 아이소택틱 지수가 97% 이상인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는
    용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%와 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%를 중합시킨 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체; 및
    용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 100g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%와 에틸렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%를 중합시킨 것이며, 아이소택틱 지수가 97% 이상인 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하고,
    상기 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체와 상기 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체를 1:1 내지 1:3의 질량비로 포함하는 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 에틸렌과 C4-C8 알킬렌의 공중합체인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 무니점도(Mooney viscosity)가 5 ML1+4(121℃) 내지 50 ML1+4(121℃)이고, 유리전이온도가 -60℃ 내지 -40℃인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무기질 보강재은 판상 형태이고 입자크기가 0.5㎛ 내지 10㎛인 탈크(talc); 침상 형태이고 길이가 10㎛ 내지 35㎛이며 직경이 0.3㎛ 내지 1.5㎛인 휘스커(whisker); 올라스토나이트; 황산바륨; 탄산칼슘; 실리카; 마이카; 규산칼슘; 유리섬유; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.

  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 섬유상 고분자는 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 셀룰로오스 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 직경이 3㎛ 내지 40㎛이며; 길이가 0.3㎜ 내지 4㎜인 것인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.

  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 석재 성분는 송이석, 현무암 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 입자크기가 10㎛ 내지 150㎛인 것인 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.

  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    소취제, 윤활제, 산화방지제, 내열안정제, 광안정제, 이형제, 안료, 대전방지제, 향균제, 가공조제, 억연제(Smoke Suppressant), 적하방지제(Anti-dripping Agent), 내마모제, 커플링제(Coupling agent), 상용화제(Compatibilizing agent) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 더 포함하는 섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  18. 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 60g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 50중량% 내지 99중량%와 에틸렌 모노머 1중량% 내지 50중량%를 중합시킨 것인 제1 에틸렌-프로필렌 공중합체; 및 용융지수가 1g/10분(2.16㎏, 230℃) 내지 100g/10분(2.16㎏, 230℃)이고, 프로필렌 모노머 90중량% 내지 99.9중량%와 에틸렌 모노머 0.1중량% 내지 10중량%를 중합시킨 것이며, 아이소택틱 지수가 97 이상인 제2 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌 수지 50중량% 내지 70중량%;
    에틸렌과 C4-C8 알킬렌의 공중합체이고, 무니점도(Mooney viscosity)가 5 ML1+4(121℃) 내지 50 ML1+4(121℃)이며, 유리전이온도가 -60℃ 내지 -40℃인 에틸렌/α-올레핀 공중합체 5중량% 내지 25중량%;
    판상 형태이고 입자크기가 0.5㎛ 내지 10㎛인 탈크(talc), 침상 형태이고 길이가 10㎛ 내지 35㎛이며 직경이 0.3㎛ 내지 1.5㎛인 휘스커(whisker) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기질 보강재 1중량% 내지 15중량%;
    나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 셀룰로오스 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 직경이 3㎛ 내지 40㎛이며, 길이가 0.3㎜ 내지 4㎜인 섬유상 고분자 1.5중량% 내지 5중량%;
    침엽수계 목분, 활엽수계 목분, 목재 칩, 연질 목재 펄프, 경질 목재 펄프 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 입자크기가 40㎛ 내지 100㎛인 목재 성분 3중량% 내지 5중량%; 및
    송이석, 현무암 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 입자크기가 10㎛ 내지 150㎛인 석재 성분 1중량% 내지 10중량%;를 포함하는
    섬유의 질감을 갖는 폴리프로필렌 복합 수지 조성물.
  19. 제1항의 조성물을 이용하여 제조한 성형체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 성형체는 운송수단의 내장재인 성형체.
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