KR101490625B1

KR101490625B1 - 냄새가 개선된 폴리프로필렌 수지 조성물

Info

Publication number: KR101490625B1
Application number: KR20130122176A
Authority: KR
Inventors: 이윤환; 김철호
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-02-05

Abstract

본 발명은 냄새가 개선된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 수지, 폴리프로필렌 폐플라스틱 및 원두커피 분말을 포함하여 냄새 특성 및 물성이 우수하며 친환경적인 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.

Description

냄새가 개선된 폴리프로필렌 수지 조성물 {Polypropylene composition improved in odor}

본 발명은 폴리프로필렌 수지, 폴리프로필렌 폐플라스틱, 원두커피 분말 및 무기 충전제를 포함하여 조성물의 냄새를 개선하고 물성이 우수하며 친환경적인 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 제조된 성형품에 관한 것이다.

최근 환경에 대한 관심이 고조됨에 따라 지구의 환경 보존을 위한 다양한 프로그램이 진행되고 있다. 특히, 정부 및 NGO를 중심으로 한 각종 환경 규제는 기업에게 제품의 생산뿐만 아니라 판매된 제품이 수명이 다한 후 폐기되는 단계까지 고려하도록 유도하고 있다. 그 중에서, 자동차의 경우에는 폐차에서 발생되는 철금속을 제외한 비금속 재료가 현재 전량 매립되고 있는 실정으로 이 재료들에 대한 재활용 방안의 요구가 증가하고 있다.

특히, 이들 비금속 재료는 대부분 지구의 부존 자원인 석유로부터 추출되어 제조되는 원재료들로 점차 사용량이 증가하고 있다. 따라서, 상기 비금속 재료 중 내?외장인 플라스틱 부품을 고속 분쇄하고 그 분쇄물을 용융시켜 펠렛화 한 후 일정 비율로 신재와 혼합 및 컴파운딩하여 재활용하는 방안이 크게 증가하고 있는 실정이다. 그러나, 상기 폐플라스틱 열가소성수지 조성물은 오랜 시간 동안 외부의 노출로 인하여 일부가 노화되고, 또한 가공 제품으로써의 압출 또는 성형 가공 시에 압출기 및 성형기의 가열 온도에 의하여 일부가 분해 및 탄화되고, 이로 인하여 냄새가 발생되어 사용이 곤란한 문제점을 나타낸다. 특히 이러한 문제점들은 자동차 소재로써의 재활용 방안에 있어서 최대 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 자동차 내·외장재의 폐부품을 이용하면서도 자동차 소재로써의 냄새 문제가 개선되는 열가소성 수지 조성물과 그의 가공방법 개발이 절실한 실정이다.

본 발명의 목적은, 자동차 내·외장재의 부품용 폐플라스틱을 포함하는 수지 조성물로써, 폐플라스틱의 사용에 따른 수지 조성물의 냄새가 개선되고 환경 친화적인 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 제조된 성형품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양상은,

폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해,

폴리프로필렌 폐플라스틱 50 내지 130중량부 및

원두커피 분말 5 내지 26중량부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 무기 충전제 0 초과 및 105 중량부 이하를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 성형품에 관한 것이다.

본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내·외장의 폐부품 재사용에 따른 수지 조성물에서의 냄새 발생 문제를 해결하고, 물성이 우수하여 자동차 부품용으로써의 적용이 가능하다.

또한, 본 발명은 자동차 내·외장의 폐부품이 재활용되는 비중을 크게 확대하여 폐차 처리 비용을 최소화할 수 있다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다. 전술한 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내·외장의 폐부품과 일정량의 신소재가 혼합된 친환경 소재로서, 폐부품의 사용에 따른 수지 조성물의 냄새 문제가 개선되고, 자동차 부품으로 적용 가능한 우수한 물성을 나타낼 수 있다.

전술한 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지, 폴리프로필렌 폐플라스틱 및 원두커피 분말을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 수지 조성물은 무기 충전제를 더 포함할 수 있다.

폴리프로필렌 수지

전술한 폴리프로필렌 수지는 용융 지수(Melt Index, MI, g/10분, 2.16kg 하중, 230℃)가 0.5 ~ 80 g/10분일 수 있고, 바람직하게는 5 ~ 60g/10분이다. 전술한 폴리프로필렌 수지의 용융 지수가 0.5 g/10분 미만이면 높은 용융 점도로 인하여 수지 조성물의 사출 가공이 어려워질 수 있고, 80g/10분 초과하면 내충격성이 현저히 떨어져 산업적으로 활용 가치가 낮아질 수 있다.

더욱 상세하게는, 전술한 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌-알파 올레핀 랜덤 공중합체, 프로필렌-알파 올레핀 블록 공중합체 중 1종 이상일 수 있으며, 상기 알파 올레핀은 C2 내지 C10의 알파-올레핀 단량체이며, 예를 들어, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센 등일 수 있으며, 바람직하게는 에틸렌일 수 있다.

폴리프로필렌 폐플라스틱

전술한 폴리프로필렌 폐플라스틱은 전술한 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 50 내지 130 중량부를 포함하고, 바람직하게는 60 내지 110 중량부가 포함될 수 있으며, 전술한 폴리프로필렌 폐플라스틱의 함량이 50 중량부 미만이면 함량이 낮아 폐플라스틱의 재활용재로서의 효과가 미미하고, 130 중량부를 초과하면 수지 조성물의 물성이 급격하게 저하될 수 있는 문제점을 가진다.

더욱 상세하게는, 전술한 폴리프로필렌 폐플라스틱은 범퍼, 크래쉬 패드, 콘솔박스, 글로브 박스 및 카울탑 커버 등과 같은 폴리프로필렌계 수지 조성물로 제조된 자동차 내·외장의 폐부품이며, 고속 분쇄기를 이용하여 3 내지 5 mm로 분쇄된 것을 용융 및 혼련시킴으로서 펠렛 화하여 이용할 수 있다.

원두커피 분말

전술한 원두커피 분말은 전술한 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 5 내지 26 중량부가 바람직하며, 전술한 원두커피 분말의 함량이 5 중량부 미만이면 수지 조성물에서 발생되는 냄새를 제거하는데 효율성이 현저히 떨어지는 문제점을 나타내며, 26 중량부를 초과하면 수지 조성물의 충격강도 물성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.

더욱 상세하게는, 전술한 원두커피 분말은 커피나무 열매(Cherry)의 껍질을 벗기고 건조시킨 생두(green bean)를 볶은 후 분쇄한 것으로, 원액을 추출한 후의 것을 사용하는 것이 좋으며, 보다 구체적으로는 커피 전문점, 패스트 푸드점 또는 가정 등에서 원액을 추출하고 버리는 원두커피 분말을 사용한다. 전술한 원두커피 분말은 사용자에게 좋은 냄새를 제공할 수 있으며, 다공성으로 미세한 냄새 입자를 흡착하여 외부로 방출되는 것을 방지하는 효과를 나타낸다. 또한, 전술한 원두커피 분말은 고속 분쇄기를 이용하여 200 내지 500 ㎛로 분쇄된 것을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 전술한 수지 조성물의 기계적 물성을 향상시키기 위하여 무기 충전제를 더 포함할 수 있다.

전술한 무기 충전제는 전술한 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 0 초과 및 105 중량부 이하, 바람직하게는 50 내지 80 중량부로 포함될 수 있으며, 전술한 무기 충전제의 함량이 105 중량부를 초과하면 수지 조성물의 충격강도 물성이 급격하게 저하될 수 있다. 더욱 상세하게는, 전술한 무기 충전제는 유리섬유, 마이카(mica), 탈크, 실리케이트류 및 클레이 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 탈크를 사용하며, 전술한 폴리프로필렌 수지 조성물의 기계적 물성을 향상시키는데 효과적인 역할을 한다.

전술한 폴리프로필렌 수지 조성물은 전술한 성분들 외에도 그 적용 범위에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 산화방지제, 가공활제, 자외선 안정제, 장기내열 안정제, 대전방지제, 난연제, 항균제 및 착색제 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 본 기술 분야에서 알려진 수지 조성물의 제조방법에 따라 제조될 수 있으며, 예를 들어, 구성성분들을 교반-혼합장치[예:Hensel혼합기, 슈퍼 혼합기 또는 텀블러 혼합기]에 충전시키고, 상기 혼합물을 1 내지 30분 동안 교반-혼합시켜 180 내지 230℃의 온도에서 압출기를 사용하여 용융 및 혼련시켜 제립 형태로 제조될 수 있다.

본 발명은 전술한 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 성형품을 제공하며, 전술한 성형품은 본 발명의 기술 분야에서 알려진 방법으로 제조되어 자동차의 내·외장용 부품으로 적용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 냄새가 개선된 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1 내지 9>

폴리프로필렌계 수지(삼성토탈, MI=30g/10분), 폐플라스틱 (ARC, 글러브박스 분쇄품, 20% Talc PP, 펠렛임), 원두커피 분말(평균 입도250㎛) 및 탈크(평균입도 4㎛, KOCH)를 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 제조된 혼합물은 이축 압출기(SM PLATEK, 스크루 지름 30Ф)의 메인 호퍼(hopper)에 투입하고, 실린더 온도210℃, 압출량 30kg/시간, 스크루 회전수 250rpm하에서 혼련하여 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였으며, 각 조성물의 함량은 아래 표1에 나타내었다. (단, 원두커피 분말은 폴리프로필렌 수지와의 혼련 과정 전에 미리 100℃, 약 2시간 동안 건조시켜 사용하였다.)

<비교예 1 내지 6>

전술한 실시예와 동일하게 실시하되, 각 조성물의 함량 및 구성성분은 아래 표1에 나타내었다.

구성		실시예									비교예
구성		1	2	3	4	5	6	7	8	9	1	2	3	4	5	6
조성물(중량부)	폴리프로필렌 수지	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
	폐부품펠렛	71	65	108	122	71	71	50	71	71	71	71	71	45	135	71
	탈크	57	52	65	73	0	57	57	105	110	57	57	57	57	57	110
	원두커피	5	7	5	10	5	26	5	7	5	-	3	30	-	-	-

사출 물성 시편의 제조 및 물성 측정

전술한 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6으로부터 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물을 TOYO (형체력 180톤) 사출 성형기를 이용하여 필요한 물성 측정용 시편들로 제작한 후, 얻어진 사출 시편에 대해 굴곡탄성율, Izod 충격강도 및 냄새의 정도를 측정하여, 그 결과를 아래 표 3에 나타내었다.

각 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6에 있어서, 제반 물성의 측정/평가항목 및 그 측정방법은 다음과 같다.

(1) 용융 지수

: ASTM D1238에 의거하여 2.16kg 하중으로 230℃에서 측정하였다.

(2) 굴곡 탄성률

: ASTM D790에 의거하여 상온에서 측정하였다.

(3) 아이조드(IZOD) 충격 강도

: ASTM D256에 의거하여 상온에서 노치(notch) 가공 시편으로 측정하였다.

(4) 냄새 평가

: 4L 데시케이터 용기에 시료크기가 가로 3cm, 세로 3cm 되도록 준비하여 넣고 밀폐 후 80℃로 가열된 오븐에서 2시간 방치시켰다. 그 후 실온에서 1시간 방치하여 식힌 후 시험용기를 3~4cm 개방하여 평가자가 한 사람씩 아래 표 2의 냄새 기준에 의거하여 평가하였다. 1개의 시험 용기를 3명 이상이 평가하고 동일한 종류의 시편을 2번 이상 평가하여 평균값으로 결과를 산출하였다.

등급	냄새의 정도
1	자극적이고 강렬한 냄새
2	강한 역겨운 냄새
3	냄새가 쉽게 감지되며 역겨움
4	냄새가 약하게 감지되나 역겹지 않음
5	거의 감지할 수 없는 냄새
6	냄새 없음

구성		실시예									비교예
구성		1	2	3	4	5	6	7	8	9	1	2	3	4	5	6
물성평가결과	용융지수(g/10분)	7.4	7.3	7.2	7.1	12.1	6.8	8.2	14.8	10.8	8.1	7.5	7.4	6.2	6.6	8.2
	굴곡탄성율(MPa)	4,780	4,810	4,840	4,870	4,180	4,930	4,220	3,870	4,180	4,620	4,700	4,810	4,980	4,910	4,290
	Izod충격강도(상온,J/m)	27	25	25	24	78	23	37	88	24	32	28	17	15	17	27
냄새평가	냄새의 정도	5	5	5	5	5	5	5	5	5	3	3	5	3	3	3

전술한 표 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 조성물인 실시예 1 내지 9 및 비교예 3의 원두커피 분말이 첨가된 폴리프로필렌 수지 조성물은 냄새의 정도를 평가한 결과, 원두커피 분말이 포함되지 않은 비교예 1 내지 2 및 4내지 6에 비하여 냄새의 정도가 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있으며, 상대적으로 충격강도는 거의 유사하여, 냄새의 발생을 억제하면서도 내충격성을 유지하는데 효과적임을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내·외장의 폐부품 재사용에 따른 수지 조성물에서의 냄새 발생 문제를 해결하고, 물성이 우수하여 자동차 부품용으로서의 적용이 가능하다.

Claims

폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해,
폴리프로필렌 폐플라스틱 50 내지 130 중량부; 및
원두커피 분말 7 내지 26 중량부를 포함하고,
상기 원두커피 분말은 원액을 추출하고 남은 원두커피 분말인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여, 무기 충전제 0 초과 내지 105 중량부 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제2항에 있어서,
상기 무기 충전제는 유리섬유, 마이카(mica), 탈크, 실리케이트 및 클레이 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지의 용융지수가 0.5 내지 80g/10분(2.16kg 하중, 230℃)인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 성형품.
제5항에 있어서,
상기 성형품은 자동차용 내/외장용 부품인 것을 특징으로 하는 성형품.