KR20050068620A

KR20050068620A - 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물

Info

Publication number: KR20050068620A
Application number: KR1020030100260A
Authority: KR
Inventors: 정인식; 김대중; 허만생; 조재환
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05

Abstract

본 발명은 내열성과 내충격성 등의 기계적 물성 및 광택성이 우수하면서 고도의 난연성을 나타내는 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 수지를 주성분으로 하여 유기 할로겐계 화합물, 브롬화 에폭시 올리고머, 안티몬 화합물, 염소화 폴리에틸렌 및 탈크분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

난연성 폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION WITH FIRE RETARDANCY}

폴리프로필렌 수지는 우수한 가공특성, 내약품성, 내후성 및 고접동성 등의 특성으로 인해 사출성형품, 필름 및 블로우 성형품의 형태로, 자동차, 건축재료 및 전기부품 등의 분야에 폭넓게 사용되고 있으며, 본래 인화성 물질이지만 난연특성을 부여하기 위해 각종 유기계 또는 무기계 난연제가 첨가된다. 일반적으로 폴리프로필렌계 수지의 난연화에는 유기계 또는 무기계 난연제와 삼산화 안티몬의 병용 첨가에 의한 방법이 행해지고 있다.

폴리프로필렌계 수지에 난연성을 부여하기 위해 난연제를 첨가하는 첨가형 난연화법은, 주로 할로겐 함유 유기화합물과 안티몬 함유 무기화합물중에서 선택된 하나 이상의 성분을 수지에 첨가시키는 방법이다. 할로겐 함유 유기화합물은 주로 브롬 또는 염소화합물로서 폴리프로필렌계 수지에 이를 첨가시 난연성은 매우 우수해지는 반면에, 수지자체의 충격강도, 자외선안정성, 내열성 및 가공성 등의 전반적인 물성에 있어서 심각한 저하를 일으킨다는 문제점을 갖고 있다. 따라서, 난연수지를 제조하는데 있어서는 수지의 물성저하를 최소화시키면서 우수한 난연성을 부여하는 기술이 매우 중요하다.

난연수지의 용도는 주로 내장품이었으나 최근들어 팬 히터 케이스(Fan Heater case) 등의 외장품으로 그 적용 영역이 확대됨에 따라, 성형성, 외관 및 작업성이 우수한 고충격, 고광택 및 고유동성 난연수지가 필요하게 되었다. 수지의 유동성을 증가시키기 위해서는 흐름성이 우수한 난연제를 사용해야 하는데, 폴리프로필렌계 수지에 있어서는 주로 녹는점(Melting Point)이 낮은 용융형 난연제를 사용하고 있다. 그러나, 용융형 난연제로서 테트라브로모 비스페놀 A-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 비스[3,5-디브로모-4-(2',3'-디브로모프로필옥시)페닐]술폰등은 고융점 난연제인 데카브로모디페닐에테르, 에틸렌-비스(테트라브로모 프탈이미드), 비스펜타브로모 페녹시에탄 등의 난연제에 비해 난연성은 우수하나 기존 구조상 열안정성이 나쁘고, 블루밍성 및 내후성이 뒤떨어지는 문제점이 있다.

한편, 고융점 난연제인 데카브로모디페닐에테르, 에틸렌-비스(테트라브로모 프탈이미드), 비스펜타브로모 페녹시에탄 등의 난연제 자체로만 사용할 경우, 미국 UL (Underwriters Laboratories) 규격에 맞는 난연도를 나타내기 위해서 상기 난연제의 과량 첨가가 불가피하게 되고, 이에 따라 심각한 내충격성 및 광택도 저하가 발생하게 되므로 바람직하지 않다. 또한, 과량 첨가될 경우 조성물의 비중이 증가하게 되고, 연소시 착화원으로서의 플래밍 드롭(flaming drops)이 과다 발생하여 고도의 난연성을 발휘할 수 없고, 장기적 내열 안정성 및 내열 변형성이 열세하다는 문제점이 있다. 즉, 이러한 고융점 난연제가 단독으로 사용되더라도 UL94에서 규정하는 V-0급의 우수한 난연성을 발현하기 위해서는 10중량% 이상의 고함량의 무기충전제가 필수적으로 첨가되어야 하며, 이로 말미암아 외관표면의 광택도가 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 결점으로 인해 팬 히터(Fan Heater), 냉장고 PCB 케이스, 전자렌지 공기관(Air Duct), 비데 콘트롤 박스(Control Box) 등의 고온 전열제품의 외관부품용으로 적용하기가 곤란한 실정이었다.

할로겐화 에폭시 올리고머는 고용융의 일반 유기 할로겐 난연제와는 달리 분자쇄에 산소기 및 카르보닐기가 있어 연소시에 차르(Char)발생이 용이하여 수지조성물이 연소시에 발생되는 플래밍 드롭 발생을 방지시켜 줌으로써 우수한 난연성을 발현할 수 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 폴리프로필렌의 특성을 손상시키지 않으면서, 내블루밍성이 우수하고, UL94의 V-0급의 우수한 난연성을 발현하며, 장기적 열안정성, 내열변형성, 고광택성 및 저비중의 특성을 지닌 개량된 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.

폴리프로필렌에 고융점 유기할로겐 난연제와 브롬화 에폭시 올리고머를 일정비율로 배합하고, 난연조제, 산 흡착제, 상용화제 및 탈크분말의 첨가에 의해 상기의 문제점들이 대폭 개량된 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명의 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물은, 결정성 폴리프로필렌 수지 59~70중량%와 고융점의 유기 할로겐계 난연제[난연제A] 4~16중량%, 브롬 함류량이 40중량% 이상인 브롬화 에폭시 올리고머[난연제B] 4~16중량%, 삼산화안티몬 3~10중량%, 염소화 폴리에틸렌 3~8중량%, 탈크분말 1~8중량%를 포함하고, 난연제A/난연제B의 배합량 비가 1/4~5/1인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 폴리프로필렌이란, 프로필렌 중합단위를 50중량% 이상 함유한 프로필렌 올레핀 블록공중합체, 또는 프로필렌 단독 중합체를 의미한다.

본 발명의 난연성 폴리프로필렌 수지조성물에 있어서, 폴리프로필렌 수지는 결정성 폴리프로필렌 단독 중합체, 또는 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐 및 1-데센으로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나 이상의 화합물 또는 상기 그룹중에서 선택된 둘 이상의 혼합물과 프로필렌과의 결정성 블록공중합체가 사용될 수 있다.

상기 폴리프로필렌 수지는 용융흐름지수가 0.5∼40g/10분, 바람직하게는 2∼40g/10분인 것을 사용할 수 있다. 폴리프로필렌 수지의 용융흐름지수가 0.5g/10분 미만이면 조성물의 성형성이 열세해지고, 40g/10분을 초과하면 용융시 용융점도가 급격히 떨어져 연소시에 드립핑(dripping) 현상이 발생하므로 UL94의 V-0급 난연성을 수득하기가 곤란하다는 문제가 있기 때문이다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지의 입체규칙성에 관해서는 특별히 한정된 것은 아니며, 본 발명의 목적달성을 위한 결정성 폴리프로필렌이라면 어느 것이라도 좋다. 구체적으로는 13C-NMR(핵자기 공명 스펙트럼)로 측정한 아이소탁틱 펜타드 분율이 0.80~0.99, 바람직하게는 0.85~0.99, 특히 바람직하게는 0.90~0.99인 결정성 폴리프로필렌 수지가 바람직하다.

본 발명에 있어서 사용된 난연제A의 예로는, 폴리올레핀에 통상 사용되는 공지의 고융점의 유기 할로겐화 화합물을 들 수 있고, 그 구체적인 예로서는 데카브로모디페닐에테르, 에틸렌-비스(테트라브로모 프탈이미드), 비스펜타브로모 페녹시에탄 등이 있다.

난연제A의 배합량은 4~16중량%인 것이 바람직한데, 4중량% 미만인 경우에는 난연제B의 함량이 상대적으로 높아 난연제B와 폴리프로필렌 수지와의 상용성이 부족하고, 충격강도가 저하된다는 문제점이 있으며, 16중량%를 초과하는 경우에는 난연제B의 함량이 상대적으로 낮아 열변형온도와 광택도가 저하된다는 문제점이 있기 때문이다.

본 발명에 있어서 사용된 난연제B의 예로는, 일반적으로 평균 분자량이 500~3,000인 브롬화 에폭시 올리고머 및 브롬화 비스페놀A형 에폭시 올리고머를 들 수 있고, 그 구체적인 예로서는 에폭시 올리고머의 에폭시기를 트리브로모 페놀 등과 반응시켜 변성한 타입의 브롬화 에폭시 올리고머 및 브롬화 비스페놀A형 에폭시 올리고머가 있다. 본 발명에서 난연제B로 바람직하게 사용되는 화합물은 테트라브로모비스페놀A의 중합체인 브롬화 에폭시 올리고머이다.

난연제B의 배합량은 4~16중량%인 것이 바람직한데, 4중량% 미만인 경우에는 난연제A의 함량이 상대적으로 높아 열변형온도와 광택도가 저하된다는 문제점이 있으며, 16중량%를 초과하는 경우에는 난연제A의 함량이 상대적으로 낮아 난연제A와 폴리프로필렌 수지와의 상용성이 부족하고, 충격강도가 저하된다는 문제점이 있기 때문이다.

상기의 브롬화 에폭시 올리고머의 분자량은 500~3,000, 바람직하게는 700~2000 범위가 적당하다. 분자량이 500미만일 때는 충분한 내열성을 얻을 수 없으며, 3,000을 초과하는 경우에는 내충격성과 유동성 저하가 발생된다.

상기의 브롬화 에폭시 올리고머에서 브롬의 함유량은 40중량% 이상인 것이 바람직하다. 브롬의 함유량이 40중량% 미만이면 난연성이 열세하여 충분한 난연성능을 발휘하기가 곤란하기 때문이다.

난연성, 장기내열안정성 및 내열변형성을 만족하기 위한 난연제A/난연제B의 배합량비는 1/4~5/1이고, 바람직하게는 1/3~4/1 이다.

본 발명에 있어서, 충분한 난연성을 얻기위해서는 삼산화안티몬과 같은 난연조제가 필요하고, 이 삼산화안티몬은 난연제A 및 난연제B와 함께 사용시 상승작용을 나타낸다. 이것은 분말상이고, 그 평균 입경은 0.2~4.0㎛인 것이 바람직하다. 삼산화안티몬의 배합량은 3~10중량%이고, 더욱 바람직하게는 4~9중량%이다. 3중량% 미만으로는 충분한 난연성을 수득하기 곤란하고, 10중량%를 초과할 때는 기계적 특성이 현저히 열세해지며 비중이 높아지고, 또한 경제적이지 못하다.

본 발명에 있어서, 염소화 폴리에틸렌은 폴리프로필렌과 난연제인 브롬화 에폭시 올리고머의 상용성을 부여하면서 조성물의 인장력과 신율을 향상시키는 역할을 한다. 상기 염소화 폴리에틸렌은 염소량이 20중량% 이상, 결정도가 25% 이하, 원료 폴리에틸렌 분자량이 2×10⁵ 이하인 것이 조성물의 인성 및 충격강도를 향상시키는데 바람직하다. 그 배합량은 3~8중량%이며, 배합량이 3중량% 미만일 경우에는 폴리프로필렌과 브롬화 에폭시 올리고머간의 상용성이 열세하여 인장력과 신율이 현저히 저하되고, 8중량%를 초과할 경우에는 조성물의 내열성, 강도, 광택성, 탄성율 및 전기특성이 저하되어 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 탈크분말을 사용하는 것은 조성물 강성 등과 같은 기계적 특성과 내열성을 향상시키기 위한 목적도 있으나, 중요한 것은 탈크분말이 난연성 부여에 상당한 효과가 있다는 것이다. 보통은 그 평균입경이 2~7㎛인 것이 사용되나, 광택성 및 난연성 부여를 위하여 2~5㎛의 평균입경을 지닌 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 배합량은 1~8중량%이며, 배합량이 1중량% 미만일 경우에는 난연효과가 충분하지 않고, 8중량%를 초과할 경우에는 광택도가 현저히 저하되어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 수지조성물에는 상기 성분외에도 필요에 따라 일반적으로 사용되고 있는 첨가제, 예를들면 산화방지제, 핵제, 열안정제, 자외선 안정제, 윤활제, 안료, 유기질 충전제, 대전방지제, 발포제 등을 그 목적에 맞게 배합하여 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물은 하기 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 특정된 양의 (A)폴리프로필렌 수지, (B)유기 할로겐계 화합물(난연제A), (C)브롬화 에폭시 올리고머(난연제B), (D)삼산화 안티몬, (E)염소화 폴리에틸렌, (F)탈크분말 및 여러가지 첨가제를 교반-혼합장치(예:Hensel 혼합기(상표명), 슈퍼 혼합기 또는 텀블러 혼합기)에 충전시켜 1 내지 10분 동안 교반-혼합시키고, 180℃~230℃의 온도에서 압연기 또는 압출기를 사용하여 용융 및 혼련시켜 수지조성물 펠렛을 수득할 수 있다.

이렇게 수득된 펠렛을 사출성형, 압출성형 등 임의의 성형법으로 성형하므로써 폴리프로필렌 수지 성형품을 얻을 수 있다.

이와 같이 하여 얻어지는 폴리프로필렌 수지 성형품은 유기 할로겐계 화합물, 브롬화 에폭시 올리고머, 난연상승화제로서 삼산화안티몬과 탈크분말이 배합된 상태에서, 상용화제로서 염소화 폴리에틸렌을 배합시키므로써 장기내열성, 내열변형성, 내충격성 및 광택성이 우수하면서도 UL94 V-0급의 난연성을 수득할 수 있다. 이러한 고기능성의 수지 조성물로 구성된 성형체는 고온전열제품의 외관부품용 및 자동차, 건축재료용으로 사용하기에 매우 바람직하다.

본 발명은 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 지나지 않으며 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

측정방법

1)Izod 충격강도

사출성형된 성형품의 두께는 3.2mm이며, ASTM의 D256 시험규격으로 수행하는 것을 기준으로 하였다.

2)열변형온도

길이가 127.0mm이고, 폭이 12.7mm이며, 두께가 6.4mm인 시험시편을 사출성형기를 사용하여 성형시키고, ASTM의 D648 시험규격중 4.6kgf/㎠의 하중으로 수행하는 것을 기준으로 하였다.

3)난연성

UL subject 94(Underwrites Laboratories Incorporation)의 “기계부품용 플라스틱 물질의 연소성 시험”중 수직연소시험을 수직상에서 수행하는 것을 기준으로 하였다. 사용된 시험편의 두께는 1/16inch 이다.

4)광택도

성형품 표면의 광택정도를 측정하기 위해, 100x100x2mm의 평면시트를 제조하고, 여기에 광택계(Glossmeter)를 이용하여 60˚반사각으로 나타난 광택도를 측정하였다.

[실시예 1]

폴리프로필렌수지로서 용융지수(2.16kg의 하중하 230℃에서 10분 동안의 용융수지의 용융 유동량)가 8g/10분인 결정성 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 6.75kg, 유기 할로겐계 난연제로서 비스펜타브로모 페녹시에탄[상품명:S-8010, 미국 Albermale사] 1.2kg, 브롬화 에폭시 올리고머 [상품명:KB560, 국도화학] 800g, 삼산화안티몬[상품명: SW, 일성안티몬사] 500g, 염소화폴리에틸렌[상품명:Tyrin 3611P, 다우케미컬사] 500g, 탈크분말[상품명:KCM6300, KOCH사] 250g, 첨가제로서 스테아르산 칼슘 10g 및 산화방지제 30g을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고 3분동안 교반-혼합시켰다. 생성된 혼합물을 구경이 30mm인 압출기를 사용하여 180 ~ 230℃에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

[실시예 2 ~ 5 및 비교예 1 ~ 4]

실시예 1에서의 폴리프로필렌 수지와 유기 할로겐계 난연제, 브롬화 에폭시 올리고머의 배합량에 대해 표 1에 나타난 함량비율로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 성분들을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고, 교반-혼합시킨 후, 생성된 혼합물을 실시예 1에서와 동일한 조건하에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 4에서 수득한 펠렛들을 100℃에서 3시간 동안 건조시키고, 실린더의 최대온도가 230℃로 고정된 사출성형기를 사용하여 성형시켜, 난연성 및 기계적 물성을 시험하기 위한 일정 시험편을 제조한 후, 난연성, 기계적 물성을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 내용에 따라 제조된 실시예 1 ~ 5의 경우, V-0급의 우수한 난연성을 유지하면서 충격강도, 내열변형온도 및 광택도가 동시에 우수한 특성을 나타내고 있다.

그러나 비교예 1 ~ 4의 경우, 내열변형온도가 낮거나, 일부는 플래밍 드롭의 발생으로 V-0급의 우수한 난연성을 수득할 수 없고, 또 일부는 충격강도가 낮은 등, 기계적 물성, 광택도, 난연성 등이 실시예에 비해 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 6]

폴리프로필렌수지로서 용융지수(2.16kg의 하중하 230℃에서 10분 동안의 용융수지의 용융 유동량)가 8g/10분인 결정성 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 6.95kg, 유기 할로겐계 난연제로서 비스펜타브로모 페녹시에탄[상품명:S-8010, 미국 Albermale사] 1.1kg, 브롬화 에폭시 올리고머 [상품명:KB560, 국도화학] 800g, 삼산화안티몬[상품명:SW, 일성안티몬사] 500g, 염소화폴리에틸렌[상품명:Tyrin 3611P, 다우케미컬사] 500g, 탈크분말[상품명:KCM6300, KOCH사] 250g, 첨가제로서 스테아르산 칼슘 10g, 산화방지제 30g을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고 3분동안 교반-혼합시켰다. 생성된 혼합물을 구경이 30mm인 압출기를 사용하여 180 ~ 230℃에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

[실시예 7 ~ 8 및 비교예 5 ~ 8]

폴리프로필렌 수지와 각 종류의 유기 할로겐계 난연제 및 브롬화 에폭시 올리고머의 배합량에 대해 표 1에 나타낸 함량비율로 대체한 것을 제외하고는 실시예 6에서와 동일한 성분들을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고, 교반-혼합시킨 후, 생성된 혼합물을 실시예 6에서와 동일한 조건하에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

실시예 6 ~ 8 및 비교예 5 ~ 8에서 수득한 펠렛들을 100℃에서 3시간 동안 건조시키고, 실린더의 최대온도가 230℃로 고정된 사출성형기를 사용하여 성형시켜, 난연성 및 기계적 물성을 시험하기 위한 일정 시험편을 제조한 후, 난연성, 기계적 물성을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 내용에 따라 제조된 실시예 6 ~ 8의 경우, 유기 할로겐계 난연제의 종류와 관계없이 브롬화 에폭시 올리고머를 동시에 일정 배합율로 혼합사용하였을 경우, V-0급의 우수한 난연성을 수득하였을 뿐 아니라 내충격성, 열변형온도 및 광택도 등 전반적으로 기계적 물성과 외관광택도가 높은 수지조성물을 수득할 수 있었다. 그러나 비교예 5 ~ 8의 경우, 브롬화 에폭시 올리고머의 배합 없이 고용융형의 유기 할로겐계 난연제 단독의 수지조성물로서는 플래밍 드롭의 발생으로 V-0급의 우수한 난연성을 수득할 수 없거나, 광택성이 열세한 문제점이 있어 목표로 하는 난연성, 기계적 강도 및 광택도 등이 동시에 우수한 성능을 달성하기가 곤란하였다.

[실시예 9]

폴리프로필렌수지로서 용융지수(2.16kg의 하중하 230℃에서 10분 동안의 용융수지의 용융 유동량)가 10g/10분인 결정성 프로필렌 단독중합체 6.75kg, 유기 할로겐계 난연제로서 비스펜타브로모 페녹시에탄[상품명:S-8010, 미국 Albermale사] 1.2kg, 브롬화 에폭시 올리고머 [상품명:KB560, 국도화학] 800g, 삼산화안티몬[상품명:SW, 일성안티몬사] 500g, 염소화폴리에틸렌[상품명:Tyrin 3611P, 다우케미컬사] 500g, 탈크분말[상품명:KCM6300, KOCH사] 250g, 첨가제로서 스테아르산 칼슘 10g 및 산화방지제 30g을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고 3분동안 교반-혼합시켰다. 생성된 혼합물을 구경이 30mm인 압출기를 사용하여 180 ~ 230℃에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

[실시예 10 ~ 13 및 비교예 9 ~ 12]

폴리프로필렌 수지의 종류와 삼산화안티몬의 배합량에 대해 표 2에 나타낸 함량비율로 대체한 것을 제외하고는 실시예 9에서와 동일한 성분들을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고, 교반-혼합시킨 후, 생성된 혼합물을 실시예 9에서와 동일한 조건하에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

실시예 9 ~ 13 및 비교예 9 ~ 12에서 수득한 펠렛들을 100℃에서 3시간 동안 건조시키고, 실린더의 최대온도가 230℃로 고정된 사출성형기를 사용하여 성형시켜, 난연성 및 기계적 물성을 시험하기 위한 일정 시험편을 제조한 후, 난연성과 기계적 물성을 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타낸 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 내용에 따라 제조된 실시예 9 ~ 13의 경우, 삼산화 안티몬의 함량이 3~10중량%, 그리고 염소화폴리에틸렌의 함량이 3~8중량%에서 V-0급의 우수한 난연성과 기계적 물성인 내충격성 및 광택도가 우수한 결과를 수득할 수 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 비교예 9 ~ 12의 경우, 삼산화안티몬 및 염소화폴리에틸렌이 일정량을 벗어난 경우에는 V-0급의 우수한 난연성과 기계적 물성인 내충격성 및 광택도가 모두 우수한 조성물을 수득할 수 없는 문제점을 확인할 수 있었다.

[실시예 14]

폴리프로필렌수지로서 용융지수(2.16kg의 하중하 230℃에서 10분 동안의 용융수지의 용융 유동량)가 8g/10분인 결정성 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 6.6kg, 유기 할로겐계 난연제로서 비스펜타브로모 페녹시에탄[상품명:S-8010, 미국 Albermale사] 1.2kg, 브롬화 에폭시 올리고머 [상품명:KB560, 국도화학] 800g, 삼산화안티몬[상품명:SW, 일성안티몬사] 500g, 염소화폴리에틸렌[상품명:Tyrin 3611P, 다우케미컬사] 500g, 탈크분말[상품명:KCM6300, KOCH사] 400g, 첨가제로서 스테아르산 칼슘 10g 및 산화방지제 30g을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고 3분동안 교반-혼합시켰다. 생성된 혼합물을 구경이 30mm인 압출기를 사용하여 180 ~ 230℃에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

[실시예 15 ~ 16 및 비교예 13 ~ 14]

폴리프로필렌 수지와 탈크분말의 배합량에 대해 표 2에 나타낸 함량비율로 대체한 것을 제외하고는 실시예 14에서와 동일한 성분들을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고, 교반-혼합시킨 후, 생성된 혼합물을 실시예 14에서와 동일한 조건하에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

실시예 14 ~ 16 및 비교예 13 ~ 14에서 수득한 펠렛들을 100℃에서 3시간 동안 건조시키고, 실린더의 최대온도가 230℃로 고정된 사출성형기를 사용하여 성형시켜, 난연성 및 기계적 물성을 시험하기 위한 일정 시험편을 제조한 후, 난연성, 기계적 물성을 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타낸 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 내용에 따라 제조된 실시예 14 ~ 16의 경우, 탈크분말은 난연성과 매우 밀접한 연관이 있고, 바람직한 배합량은 1~8중량%이다. 그 배합량이 1중량% 미만인 경우 난연성에 있어서 열세하여 V-0급이 아닌 V-2등급 정도 밖에 달성할 수가 없고, 내열변형온도에서도 열세하여 바람직하지 않은 것을 확인할 수 있었고, 또한 그 배합량이 8중량%을 초과한 경우 내열변형성 및 난연성은 V-0급을 달성할 수 있으나 조성물의 성형품 표면의 광택도가 현저히 감소하는 문제점이 있어 높은 광택도가 요구되는 전열제품 외관부품에 사용하기에 바람직하지 않은 것으로 나타났다.

[실시예 17]

폴리프로필렌수지로서 용융지수(2.16kg의 하중하 230℃에서 10분 동안의 용융수지의 용융 유동량)가 8g/10분인 결정성 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 6.8kg, 유기 할로겐계 난연제로서 비스펜타브로모 페녹시에탄[상품명:S-8010, 미국 Albermale사] 1.2kg, 브롬화 에폭시 올리고머 [상품명:KB560, 국도화학] 800g, 삼산화안티몬[상품명:SW, 일성안티몬사] 500g, 염소화폴리에틸렌[상품명:Tyrin 3611P, 다우케미컬사] 500g, 탈크분말[상품명:KCM6300, KOCH사] 200g, 첨가제로서 스테아르산 칼슘 10g 및 산화방지제 30g을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고 3분동안 교반-혼합시켰다. 생성된 혼합물을 구경이 30mm인 압출기를 사용하여 180 내지 230℃에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

[비교예 15 ~ 17]

탈크분말을 표 2에 나타낸 성분으로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 17에서와 동일한 성분들을 Hensel 혼합기(상표명)에 충전시키고, 교반-혼합시킨 후, 생성된 혼합물을 실시예 17에서와 동일한 조건하에서 용융-압출시켜 펠렛을 제조하였다.

실시예 17 및 비교예 15 ~ 17에서 수득한 펠렛들을 100℃에서 3시간 동안 건조시키고, 실린더의 최대온도가 230℃로 고정된 사출성형기를 사용하여 성형시켜, 난연성 및 기계적 물성을 시험하기 위한 일정 시험편을 제조한 후, 난연성, 기계적 물성을 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타낸 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 내용에 따라 제조된 실시예 17의 경우, 탈크분말은 다른 무기물 충전제와 달리 난연성과 매우 밀접한 연관이 있고, 탈크분말 이외의 무기충전제로는 V-0급의 난연성, 기계적 물성 및 외관표면 광택도 등을 동시에 만족할 만한 수준의 조성물을 수득할 수가 없음을 확인할 수 있었다.

이상의 실시예 및 비교예에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물은 내충격성, 내열변형온도 및 광택성이 우수하면서도 1/16인치의 두께에서 UL94 V-0급의 우수한 난연성을 동시에 발휘하며, 이러한 성능이 요구되는 전열제품의 외관부품, 전기용품 및 자동차부품, 건축자재, 내부장식재 등을 제조하는데 사용하기에 매우 바람직하다.

Claims

주성분으로서 (A)폴리프로필렌 수지 59~70중량%, (B)유기할로겐계 난연제 4~16중량%, (C)브롬 함유량이 40중량% 이상인 브롬화 에폭시 올리고머 4~16중량%, (D)삼산화안티몬 3~10중량%, (E)염소화 폴리에틸렌 3~8중량%, 및 (F)탈크분말 1~8중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌수지는 결정성 폴리프로필렌 단독 중합체 또는 결정성 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리프로펠렌수지의 용융흐름지수는 0.5 g/10분 ~ 40g/10분인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유기할로겐계 난연제는 데카브로모디페닐에테르, 에틸렌-비스(테트라브로모 프탈이미드), 또는 비스펜타브로모 페녹시에탄인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유기할로겐계 난연제와 상기 브롬화 에폭시 올리고머의 배합량비는 1/4 ~ 5/1인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.