KR100292210B1 - 장식표면을갖는성형품제조를위한폴리프로필렌성형조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장식 효과를 갖는 성형품 제조용 폴리프로필렌 성형조성물에 관한 것이다.

0.5 내지 18mm의 섬유 길이를 갖는, 탄소섬유 0.3 내지 3중량%를 함유하는 폴리프로필렌 성형조성물은 장식 효과를 갖는 성형품으로 전환시킬 수 있다. 이들 성형품은 특히, 자동차의 인테리어에 사용될 뿐만 아니라 다른 적용에도 적합하다.

Description

[발명의 명칭]

장식 표면을 갖는 성형품 제조용 폴리프로필렌 성형 조성물

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 표면이 특수한 장식 효과를 갖고, 특히 자동차의 내부 장식에 사용되는 성형품을 제조하기 위한 성형 조성물에 관한 것이다.

A, B 및 C 컬럼에 대한 커버 등과 같은 자동차용 내부 장식은 현재 통상적으로 사출 성형에 의해 열가소성 물질로부터 제조된다. 최근에 바람직한 물질은 강화된, 벌크 염색된 폴리프로필렌이다. 시각적인 이유로 이러한 부분에는 표면 구조물이 제공된다. 이러한 구조물은 사출 성형용 금형 속의 상응하는 조각(engraving)에 의해 생성된다. 그 결과 구조화되고, 착색되었으나 균일한 표면 외관을 갖는 성형품을 수득하게 된다.

외관과 편의에 대한 증가하는 요구에 부응하기 위해, 장식물을 도색하거나 또는 필름 또는 직물 재료로 적층시킬 수 있다. 적층 처리는 각각의 경우 접착제를 사용하여 수행한다. 지지체 물질의 성질에 따라, 우수한 접착성을 수득하기 위해 화염 처리, 코로나 방전 등에 의해 성형품을 예비처리할 필요가 있다. 이와 같은 개별적인 공정 단계는 비교적 고 비용을 의미한다. 또한, 관련된 단점은 바람직하지 않은 포깅(fogging) 거동이다.

포깅은 유리창, 특히 방풍 유리(windscreen) 위에 자동차의 (증발된) 휘발성 내부 장식 부품의 응결로 인해 발생한다. 포깅 강도는 본질적으로 다수의 인자 및 일반적인 온도 조건에 좌우된다. 접착제는 종종 비교적 고비율의 휘발성 물질을 함유하기 때문에, 접착제 적층된 부분은 실질적으로 언제나 현저한 포깅 촉진 잠재성을 나타낸다.

설계의 자유로움과 관련하여 또 다른 단점이 접착제 적층된 부분에서 발생할 수 있다. 적층 작업 동안 직물과 필름의 제한된 변형성으로 인하여, 지지부의 기하학적 설계에 대한 제한을 고려해야만 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 사출 성형시 직물형 외관을 갖는 성형품을 제공하는 물질을 발명하는 데 있다.

원칙적으로, 필요한 경우, 강화 물질, 예를 들어 유리 섬유 또는 탈크 및/또는 탄성중합체를 사용하여 추가로 변형시킨 착색된 PP에 상이한 색상의 섬유를 제공할 수 있다. 열적으로 및 기계적으로 내성이 높은 섬유, 예를 들어, 열가소성 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 폴리아크릴로니트릴 섬유를 약 0.5 내지 3%의 양으로 폴리프로필렌과 혼합하고 압출기 속에서 중합체와 균질하게 혼합한다. 이로부터 생성되고 입상의 표면을 갖는 시험 시트는 직물형 외관을 갖는다. 그러나, 기하학적으로 요구되는 긴 유동 경로가 존재하는 넓은 면적의 성형품을 제조하기 위한 시도는 만족스럽게 진행되지 않았다. 그 이유는 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 폴리아크릴로니트릴 섬유의 부적합한 열적 및 기계적 내성 때문이다. 폴리프로필렌을 사출 성형하는 동안 필요한 약 230 내지 270 ℃의 가공 온도 및 균질화시키는 동안 뜨거운 채널과 협소한 게이트를 통해 유동하는 동안 스크류 사출 성형기에서 발생하는 물질 전단은 섬유에 현저한 열 손상을 입힌다. 게다가, 이러한 전단력은, 고온과 함께, 일부의 경우 섬유 기하성을 파괴시키기까지 할 수 있다.

울(wool) 및 면과 같은 유기 섬유는 전단에 대해 보다 내성임이 입증되었다. 그러나, 사출 성형기에서의 짧은 체류 시간 후에도, 열부하로 인해 통상적인 가공 온도에서 변색이 발생하여 생산 중단 동안에 갈색 착색 및 부분적인 분해를 초래한다.

본 발명의 목적은 탄소 섬유를 사용하여 성취될 수 있음이 밝혀졌다.

중합체를 강화시키기 위해 탄소 섬유를 사용하는 것은 그 자체로 공지되어 있다. 통상적으로, 기계적 특성(굽힘강도 등)의 현저한 개선을 달성하기 위해 10 내지 20%의 절단된 탄소 섬유를 중합체에 가한다.

따라서, 본 발명은 성형 조성물을 기준으로 하여, 폴리프로필렌 중합체 및 섬유장(fiber length)이 0.5 내지 18mm인 탄소 섬유 0.3 내지 3중량%를 함유하는 장식 효과를 갖는 성형품 제조용 폴리프로필렌 성형 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 성형 조성물용 기본 물질은, 에틸렌을 15중량% 이하 함유하는 아이소택틱 폴리프로필렌 또는 프로필렌의 공중합체(a) 95 내지 50중량%, 바람직하게는 90 내지 70중량%, 폴리프로필렌과 혼화성인 고무형 공중합체(b) 5 내지 50중량%, 바람직하게는 10 내지 30중량% 및 강화 충전제(c) 10 내지 50중량%, 바람직하게는 10 내지 40중량%를 포함한다.

DIN 53 735에 따르는 용융 유동 지수 MFI(melt flow index) 230/5가 1 내지 95g/10min인 프로필렌의 단독중합체 또는 공중합체가 바람직하다.

적합한 고무형 공중합체는 특히, 에틸렌 30 내지 70중량% 및 프로필렌 70 내지 30중량%를 포함하는 무정형 공중합체, 에틸렌, 프로필렌 및 5중량% 이하의 디엔, 바람직하게는, 에틸리덴노르보넨 또는 1,4-헥사디엔의 삼원 공중합체, 에틸렌과 10 내지 45중량%의 비닐아세테이트의 공중합체, 또는 분자의 양 말단에 폴리스티렌 블록을 갖는, 스티렌과 부타디엔 또는 스티렌과 이소프렌의 블록 공중합체이다.

사용되는 강화 충전제는 바람직하게는 탈크, 초크, 유리 섬유 또는 유리 비이드(bead)이다.

사용되는 장식용 물질은 길이가 0.5 내지 18mm, 바람직하게는 1 내지 6mm인 탄소 섬유이다. 첨가량은 전체 성형 조성물을 기준으로 하여, 0.5 내지 3%, 바람직하게는 1 내지 2%이다.

본 발명에 따른 성형 조성물은 추가로 공정을 단순화시키고 물리적 특성을 개선시키는 통상적인 첨가제를 함유할 수 있다. 언급할 수 있는 예로는 광 및 열안정화제, 산화방지제, 대전방지제, 윤활제, 및 착색 안료 및 방염제 등이다. 제1 그룹은 일반적으로 중합체(+ 충전제)의 양을 계산하여 성형 조성물 중에 0.01 내지 5중량%의 양으로 존재한다. 충전제, 착색 안료 및 방염제는 상응하는 요구량으로 사용된다.

본 발명에 따른 성형 조성물에 대한 가공 조건은 폴리프로필렌의 가공에 일반적으로 사용되는 조건에 상응한다. 조성물이 노즐을 빠져나온 직후에 측정한 가공 온도는, 성형품의 크기와 복잡성에 따라 240 내지 280 ℃의 범위이다. 성형 온도는 일반적으로 40 내지 70 ℃이다.

가공하기 어려운 특별히 넓은 면적의 성형품을 제조하기 위해서는, 특히 고온의 가공 온도가 발생하는 색상 또는 특성을 손상시키지 않고 이러한 제품에 대해 선택될 수도 있다.

최적 효과는 엷은 색을 갖는, 바람직하게는 백색, 회색, 청색 또는 갈색의 중합체가 사용되는 경우 수득된다. 이러한 효과는 또한 성형품을 표면 처리함으로써 영향받을 수 있다.

적합한 가공 방법은, 예를 들어, 사출 성형법, 압출 성형법 및 압출 취입 성형법이다.

하기 실시예는 본 발명을 설명한다:

[실시예 1]

전장 1220mm, 전폭 76mm 및 벽 두께 2.3mm의 유럽형 중형(medium-sized) 차의 A 컬럼의 내장품을 사출 성형시킴으로써 제조한다. 사출 공정을 12mm 간격으로 배열된 φ 1.5mm 3점 게이트 상에서 원심적으로 수행한다. 긴 유동 경로에도 불구하고 2 공동비티(2-cabity) 금형을 만족스럽게 충전시키기 위해, 270 내지 275 ℃의 용융 온도가 사용되어야만 한다. 1300kN의 형제력(locking force)을 갖는 사출 성형기를 사용한다. 스크류의 직경은 90mm이다. 배럴(barrel) 설정된 온도는 [공급 호퍼(feed hopper)로부터 출발하여] 240, 260, 280, 280 및 294 ℃이다. 전체 순환 시간: 60초.

사용된 물질은 탈크 20%를 함유하고 담회색 기본 색상으로 55g/10min의 MFI 230/5를 갖는 PP 공중합체이며, 여기에 길이 6mm, φ 22 μm인 탄소 섬유 2%를 가하여 혼합시킨다. 인접한 직물 적층된 헤드라이너(headliner)에 대해 미세한 입상 구조를 제공한 컬럼 내장의 목적하는 시각적 조화가 완전하게 성취되었다. 비교적 높은 용융 온도가 필요함에도 불구하고, 제조 신뢰성은 요구한 바와 같다: 조업 중단 동안에도 섬유의 첨가로 인한 특성상의 색상 전이나 변화가 발생하지 않았다.

[실시예 2]

결합된 라우드스피커 그릴(loudspeaker grill)을 갖는 자동차 도어 포킷(door pocket)을 제조하기 위해, 짧은 유리 섬유 15%로 강화되고 담청색의 기본 색상을 갖는 PP 공중합체 및 추가로 탄소 길이 3mm, φ 6 μm의 탄소 섬유 1중량%를 사용한다. 그릴의 금은선 조세공 디자인 및 그에 따른 사출 성형하기 어려운 조건(얇은 웹, 긴유동 통로, 많은 용접 라인) 때문에 265 ℃ 이상의 물질 온도가 필요하다. 요구되는 우수한 충격 강도의 손상은 가공된 부분에서는 발생하지 않았다. 가공 온도 및 시간의 변화에도 불구하고 섬유의 첨가로 인한 색상의 변화가 없음은 분명했다.

[실시예 3]

커피-머신 하우징(coffee-machine housing) 제조를 위해, 탈크 10%와 섬유장 1mm. φ8μm의 담갈색 기본 색상의 탄소 섬유 1%를 함유하는 PP 단독중합체를 사용한다. 이 하우징은 필름 힌지(hinge)를 통해 중심부와 연결된 베이스와 리드(lid)가 하나의 피스(piece)로 제조된다. 이러한 필름 힌지는 사출 면에서 현저한 장애여서, 이를 극복하기에는 지극히 어렵다. 따라서, 85g/10min의 MFI 230/5를 갖고 265 ℃의 물질 온도를 갖는 폴리프로필렌이 선택된다. 이는 금형이 최적으로 충전되도록 한다. 비교적 높은 물질 온도 및 필름 힌지의 협소한 지점에서 발생하는 물질 전단에도 불구하고, 색상 변화나 물질 손상이 전혀 발생하지 않았다.

[실시예 4]

영업용 차량의 내부 장식 핸드 레일(hand rail)을 압출 취입 성형기(스크류 직경 45mm)로 제조한다. 사용된 물질은 백색 기본 색상의 MFI 230/5 = 0.5g/10min인 고분자량 PP 공중합체이고, 여기에 섬유장 18mm. φ12μm인 탄소 섬유 0.5중량%를 혼합한다. 물질 온도는 220 ℃이다. 공정의 결과, 섬유는 바람직하게는 종방향으로 배향(즉, 용융물 취출 방향)한다. 이러한 배향은 미세한 표면 구조와 아울러 깨끗한, 장식 효과를 나타내게 한다.

Claims (3)

1. 프로필렌의 중합체; 및 섬유길이가 0.5 내지 18mm이고 함량이 성형 조성물을 기준으로 하여 0.3 내지 3중량%인 탄소 섬유를 함유하는, 장식 효과를 갖는 성형품 제조용 프로필렌 성형 조성물.
2. 제1항에 있어서, 강화 충전제로서 탈크, 초크(chalk), 유리 섬유 또는 유리 비이드(glass bead)를 더 포함하는 성형 조성물.
3. 제1항에 있어서, 중합체가 옅은 기본 색상으로 착색되는 성형 조성물.