(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2007년10월04일
(11) 등록번호 10-0762064
(24) 등록일자 2007년09월19일
(51) Int. Cl.
C08L 23/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2001-0046476
(22) 출원일자 2001년08월01일
심사청구일자 2006년07월06일
(65) 공개번호 10-2003-0012453
공개일자 2003년02월12일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020020096342 A
(뒷면에 계속)
(73) 특허권자
삼성토탈 주식회사
충청남도 서산시 대산읍 독곳리 411-1
(72) 발명자
채경석
대전광역시유성구전민동세종APT107동1005호
이종대
대전광역시유성구전민동세종APT111동106호
(74) 대리인
김학제, 문혜정
전체 청구항 수 : 총 3 항 심사관 : 김종섭
(54) 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물
(57) 요 약
본 발명은 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고결정성 올레핀계 수지
35~75중량%, 무늬점도(ML1 4(100℃))가 10~100인 폴리올레핀계 엘라스토머 수지 3-25중량%, 불포화 카르본산 또
는 그 무수물을 그라프트한 변성폴리프로필렌에 의해 표면처리된 다공성 유리구정(Glass Beads) 5~15중량% 및 평
균입경이 1㎛이하인 황산바륨 5~15중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물
에 관한 것이며, 본 발명에 의해 자동차 휠커버에 적용할 수 있는 강도, 내충격성, 내열성 및 강성을 가지며, 특
히 웰드라인 발생 부위에 돌출현상이 발생하지 않고 경량화가 가능한 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물을
제공할 수 있다.
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등록특허 10-0762064
(56) 선행기술조사문헌
JP07118488 A
JP07032401 A
KR1020010105088 A
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등록특허 10-0762064
특허청구의 범위
청구항 1
초고결정성 올레핀계 수지 35~75중량%;
무늬점도(ML1 4(100℃))가 10~100인 폴리올레핀계 엘라스토머 수지 3-25중량%;
불포화 카르본산 또는 그 무수물을 그라프트한 변성폴리프로필렌에 의해 표면처리된 다공성 유리구정(Glass
Beads)으로서, 상기 다공성 유리구정은 레이저회절 산란법에 의한 중량 평균입경이 15∼45㎛이며 비중이 1.7이
하인 다공성 유리구정 5~15중량%; 및
평균입경이 1㎛이하인 황산바륨 5~15중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조
성물.
청구항 2
제 1항에 있어서, 상기 초고결정성 올레핀계 수지가 아이소탁틱 폴리프로필렌, 다른 알파 올레핀과 프로필렌의
공중합체, 랜덤공중합체 또는 이들의 혼합물이며, 용융지수가 10∼60g/10분이고, 상기 수지중 호모부분의 아이
소탁틱 펜타드분율이 96% 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물.
청구항 3
제 1항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 엘라스토머가 에틸렌 프로필렌 코폴리머 고무, 에틸렌 프로필렌 디사이클
로 펜타디엔 고무 ,에틸렌 프로필렌 1,4-헥사디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 시클로 펜타디엔 고무, 에틸렌 프로필
렌 메틸렌 노보넨 고무, 에틸렌 프로필렌 에틸리덴 노보덴 고무, 수소화된 스티렌-부타디엔 블럭코폴리머
(SEBS), 수소화된 스티렌 부타디엔 고무(HSBR), 스티렌 에틸렌-부틸렌 블럭코폴리머(SEBC), 결정성 에틸렌-부틸
렌 블럭코폴리머(CEBC) 또는 이들의 혼합물이며, 상기 엘라스트머내의 코모노머의 함량이 10~40중량%이고, 용융
지수가 0.5∼10g/10분인 것을 특징으로 하는 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물.
청구항 4
삭제
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 휠커버에 적용할 <1>
수 있는 강도, 내충격성, 내열성 및 강성을 가지며, 특히 웰드라인 발생 부위에 돌출현상이 발생하지 않으고,
종래의 기술 보다 경량화가 가능한 자동차 휠커버용 폴리올레핀 수지조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌은 비교적 저렴한 가격, 경량화 및 기계적 강도 등이 우수하여, 각종 분야에 폭넓게 사용되고 <2>
있다. 그러나 내충격성 및 강성이 떨어져 이를 개량하기 위한 목적으로 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무(EPM)와
탈크 등의 무기필러를 첨가한 폴리프로필렌 수지조성물이 제안되고 있다.
종래 자동차의 휠커버는 철판의 프레스 성형에 의해 생산하였다. 최근 자동차 재료 개발의 최대 이슈인 경량화 <3>
관점에서 내열성이 우수한 나일론이나 폴리페닐렌 산화물 등이 사용되고 있으나, 고비용에 따른 경제적 부담을
안고 있다. 따라서 최근 저비용화의 관점에서 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀의 강화 수지조성물에 대한 여러 가
지 제안이 이루어지고 있다.
예를 들면, 일본 특개평5-20561호에는 폴리프로필렌계 수지와 유기실란계 화합물에 의해 표면처리된 유리섬유로 <4>
구성된 훨커버를 제시하고 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지에는 탈크 등의 성분이 포함되어 있어도 좋고, 무수
말레산 변성 폴리프로필렌이 포함되어도 좋다.
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등록특허 10-0762064
일본 특개평6-80839호에는 폴리프로필렌, 카르복실기를 도입한 폴리프로필렌, 실란 처리한 유리섬유 및 폴리에<5>
틸렌 왁스를 함유한 섬유강화 폴리프로필렌 수지조성물로부터 사출 성형에 의해 생산한 휠 커버를 제시하고 있
다.
또한 일본 특개평10-44701호에는 휠 커버용 수지로서 결정성 프로필렌 에틸렌 블록 공중합체 40∼90중량부, 에<6>
틸렌-프로필렌 공중합고무, 불포화 카르본산 또는 그 유도체로 변성된 폴리프로필렌 수지, 평균 입경이 10㎛ 이
하인 탈크, 및 유리섬유를 함유한 것을 특징으로 한 유리섬유강화 수지조성물을 제시하고 있다.
그러나 상기 휠커버용 폴리프로필렌 수지조성물은 강성을 유지하기 위하여 사용된 유리섬유 및 무기필러인 탈크<7>
(Talc)에 의해 충분한 강도, 내충격성, 내열성 및 강성을 얻을 수는 있으나, 휠커버의 표면 외관의 웰드라인 부
위에서 돌출현상이 나타나는 문제점과 다량의 무기필러를 함유함에 따라 제품의 경량화가 어렵다는 문제점이 있
다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자동차 휠커버에 적용가능한 정도로 우수한 <8>
강도, 내충격성, 내열성 및 강성을 가지는 동시에, 경량화가 가능하고, 특히 웰드라인 발생 부위의 돌출 현상이
발생하지 않는 수지조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 구성 및 작용
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.<9>
본 발명의 수지조성물은 초고결정성 올레핀계 수지 35~75중량%, 무늬점도(ML1 4(100℃))가 10~100인 폴리올레핀<10>
계 엘라스토머 수지 3-25중량%, 불포화 카르본산 또는 그 무수물을 그라프트한 변성폴리프로필렌에 의해 표면처
리된 다공성 유리구정(Glass Beads) 5~15중량% 및 평균입경이 1㎛이하인 황산바륨 5~15중량%를 포함하는 것을
특징으로 한다.
본 발명의 수지조성물에 사용된 초고결정성 올레핀계 수지는 용융지수가 10∼60g/10분(ASTM D1238, 230℃, <11>
2.16kg), 바람직하게는 20∼45g/10분이고, 초고결정성 올레핀계 수지중 호모부분의 아이소탁틱 펜타드분율이
96% 이상인 수지이다. 상기 초고결정성 올레핀계 수지는 올레핀계 엘라스토머의 흐름성을 향상시키고 내열성,
강성 및 열변형성을 높이는 역할을 한다. 초고결정성 올레핀계 수지가 35중량% 미만으로 사용되면 올레핀계 수
지의 흐름성과 성형성에 문제를 발생하며 초고결성 올레핀계 수지가 75중량%을 초과하여 사용되면 내열성, 강성
및 열변형성을 높이는데 한계가 있으며 충격성을 저하시킨다. 프로필렌 호모부분의 아이소탁틱 펜타드분율이
96% 미만이면 초고결정성 올레핀계 수지의 강도, 내충격성, 내열성 및 강성 등의 기계적인 특성이 저하되고 얻
어지는 휠커버 성형품의 내열성 및 강성이 낮아진다.
상기 초고결정성 올레핀계 수지로는 구체적으로 아이소탁틱 폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 코폴리머, 프로필렌<12>
-1-부텐 코폴리머, 프로필렌-1-헥센 코폴리머, 프로필렌-4-메틸-1-펜텐 코폴리머 등과 같은 소량의 다른 알파
올레핀과 프로필렌의 공중합체, 랜덤공중합체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
본 발명의 수지조성물에 사용된 폴리올레핀계 엘라스토머는 무니점도 (ML1 4, 100℃)가 10∼100, 바람직하게는 <13>
20∼70이고, 용융지수(230℃, 2.16Kg)가 0.5∼10g/10분이며, 10∼40중량%의 코모노머의 함량, 바람직하게는 20
∼30중량%의 코모노머의 함량을 가진다. 상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 수지 조성물에 엘라스틱한 성질을 부
여하기 위한 것으로서 탄성과 유연성을 나타내며, 초고결정성 올레핀계 수지와의 혼합에 의해 충격성을 개선하
고, 분산성, 도장성 및 밀착성을 향상시킨다. 무니점도(ML1 4,100℃)가 10 미만인 엘라스토머를 사용하면 흐름
성은 향상되나 기계적 물성이 저하되며, 100을 초과하는 엘라스토머를 사용하면 기계적 물성은 향상되나 흐름성
이 저하되어 성형이 어려워진다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 구체적으로 에틸렌 프로필렌 코폴리머 고무, 에틸렌 프로필렌 디사이클로 펜타<14>
디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 1,4-헥사디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 시클로 펜타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 메틸
렌 노보넨 고무, 에틸렌 프로필렌 에틸리덴 노보덴 고무 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한 수소화된 스
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티렌-부타디엔 블럭코폴리머(SEBS), 수소화된 스티렌 부타디엔 고무(HSBR), 스티렌 에틸렌-부틸렌 블럭코폴리머
(SEBC) 및 결정성 에틸렌-부틸렌 블럭코폴리머(CEBC) 등을 사용할 수도 있다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머 수지는 5∼25중량%를 사용하며, 바람직하게는 10∼20중량%를 사용한다. 5중량% <15>
미만으로 사용되면 혼합에 의한 효과가 거의 나타나지 않아 낙구충격강도 및 저온충격강도가 낮아져 제품성형
후 외부충격에 의한 깨짐 발생으로 바람직하지 않으며 25중량%을 초과하면 충격성은 향상되나 내열성 및 강성이
떨어지는 문제가 발생된다.
본 발명의 수지조성물에 사용되는 다공성 유리구정은 웰드라인 부위 돌출현상을 개선하기 위한 것으로 레이저회<16>
절 산란법에 의한 중량 평균입경이 15∼45㎛이고 비중이 1.7이하인 것을 5∼15중량% 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다공성 비드의 사용량이 10중량% 미만이면 자동차 휠커버 성형시 내열성과 강성이 저하되며, 15중량%를 초
과하면 내열성과 강성은 우수하나 충격강도가 저하되며 휠커버 성형품의 중량이 높아지는 문제점이 발생된다.
또한 유리구정의 평균입경이 15㎛ 미만이면 웰드라인 부위 돌출현상의 개선효과가 적으며 유리구정의 평균입경
이 45㎛ 이상이면 강성 및 내열성이 향상되나 충격강도가 저하되는 문제가 있다. 다공이 없는 유리구정은 경량
화의 효과가 미미하므로, 특히 유리구정의 비중이 1.7이하의 제품을 사용시 경량화의 효과가 탁월하다.
상기 다공성 유리구정은 휠 커버의 도장성을 개선하고, 그 계면의 접착성 향상을 통해 내충격성 및 내열성을 개<17>
선하고자 불포화 카르본산 또는 그 무수물을 그라프트한 변성폴리프로필렌에 의해 표면 처리된 유리구정을 사용
한다. 다공성 유리구정을 표면처리하기 위한 변성 폴리프로필렌은 결정성 폴리프로필렌에 불포화 카르본산 또는
그 무수물 및 촉매를 이축 압출기에 투입하여 180∼220℃의 온도에서 가열하여 용융혼련하여 제조된 것을 사용
한다. 다공성 유리구정의 표면처리 공정은 일정량의 유리구정을 투입한 이후 중량 평균입경이 15∼45㎛인 다공
성의 유리구정을 선별하여 최종 공정에서 변성 폴리프로필렌을 용융상태에서 유리구정과 1:9의 비율로 표면처리
를 실시한다.
본 발명의 수지조성물에 사용되는 황산바륨은 레이저회절 산란법에 의한 평균입경이 1㎛ 이하인 것을 5∼15중<18>
량%을 사용한다. 황산바륨은 변성 폴리프로필렌에 의해 표면처리된 다공성 유리구정과 혼합 사용시 자동차용
휠커버의 웰드라인 부위 돌출현상 개선에 탁월한 효과를 나타낸다. 황산바륨을 5중량% 미만으로 혼합하면 웰드
라인 부위의 돌출현상 개선효과가 없으며, 15중량%을 초과하면 웰드라인 부위 돌출현상이 개선되고, 강성 및
내열성은 향상되나 부품의 경량화 효과가 떨어지며 내충격성이 저하된다.
본 발명의 조성물에서는 각종 첨가제, 보강재, 충진제, 예를들면 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, <19>
슬립제(SLIP제), 핵제, 난연제, 규회석, 탄산칼슘, 마이카, 카올린, 클레이, 황산칼슘 등을 본 발명의 목적에
어긋나지 않는 범위에서 첨가하는 것이 가능하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 <20>
본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 있어서 약호는 다음의 내용을 의미한다.<21>
1) 폴리프로필렌<22>
PPI-1 : 용융지수 30g/10분(230℃), 에틸렌 단위함량 10.5몰% <23>
NMR법에 의한 아이소탁틱 펜타드분율이 96% 이하<24>
PPI-2 : 용융지수 30g/10분(230℃), 에틸렌 단위함량 10.5몰%<25>
NMR법에 의한 아이소탁틱 펜타드분율이 96% 이상<26>
2) 폴리올레핀계 엘라스토머(EPM) <27>
EB-1 : 에틸렌-프로필렌계 공중합고무, 무늬점도(ML1 4, 100℃) 70, <28>
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등록특허 10-0762064
프로필렌 함량 27중량%<29>
EB-2 : 에틸렌-부텐계 공중합고무, 무늬점도(ML1 4. 100℃) 44<30>
부텐 함량 20중량%<31>
EB-3 : 에틸렌-옥텐계 공중합고무, 무늬점도(ML1 4, 100℃) 35, <32>
옥텐 함량 25중량%<33>
3) 변성폴리프로필렌수지에 의해 표면처리된 유리구정(Glassbeads)<34>
GBPC-1 : 변성폴리프로필렌수지:유리구정=1:9에 의해 표면처리된<35>
다공성의 유리구정(Glassbeads) (비중 1.66)<36>
GB-2 : 변성폴리프로필렌수지:유리구정=1:9에 의해 표면처리된<37>
유리구정(Glassbeads) (비중 2.56)<38>
GB-3 : 유리구정(Glassbeads)<39>
4) 황산바륨(BaSO4)<40>
BaSO4 : 평균입경 1㎛<41>
7)변성폴리프로필렌수지<42>
CP : 무수말렌인산에 의해 그라프트된 변성폴리프로필렌 수지(변성율 = 0.4)<43>
실시예 및 비교예<44>
혼련압출기에 표 1에 기재된 각성분의 소정량을 일괄투입하여 혼련후 수지조성물을 제조하였다(유리구정은 압출<45>
기 사이드부에서 투입하였다). 실시예 및 비교예 모두 조성물 내 수분 흡습에 의한 물성의 약화를 고려하여 80
℃ 오븐에서 2시간동안 건조하였다. 이 조성물을 삼성클뢰크너 FCM-110(형체력=110톤) 사출기를 사용하여 사출
온도는 피딩 호퍼부에서 노즐 순으로 30/200/200/200/200℃, 금형온도는 60℃, 사출압력은 60∼100bar로 사출성
형하여 물성측정용 성형품 및 웰드라인 돌출현상 측정용 시험편을 제작하였다.
각 실시예 및 비교예의 물성측정은 다음과 같은 시험방법에 의해 실시하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.<46>
(1) 굴곡탄성율(MPa) : ASTM D790<47>
(2) IZOD충격강도(Kg·㎝/㎝) : ASTM D256<48>
(3) 열변형온도(℃) : ASTM D656<49>
(4) 저온낙구시험 : 저온상태(-30℃)에서 500g의 추를 자연낙하하여 깨짐현<50>
상 판정<51>
(5) 휠커버 탈착시험 : 자동차 휠에 장착후 30회 탈착시험후 깨짐현상판정<52>
(6) 휠커버 외관 판단방법 : 휠커버 성형후 도장품을 일정거리(1M) 내에서<53>
검사자의 육안으로 판단하여 웰드라인 발생부위의<54>
외관불량현상을 한도견본으로 판단<55>
(7) 웰드라인 돌출현상 : 시편의 웰드라인 부위 두께를 측정하여 판정<56>
(편차가 10㎛ 이상인 경우 불합격 판정)<57>
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등록특허 10-0762064
【표 1】
<58> 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
PPI-1 53 60
PPI-2 65 73 65 70
EB-1 15 15
EB-2 15 17
EB-3 10 10
GBPC-1 10 7 10
GB-2 30
GB-3 10 20
BaSO4 5 10 10 5 5
CP 5
【표 2】
<59> 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
굴곡탄성율
(MPa)
2250 2100 2400 1900 1750 1980
IZOD충격강도
(kg·cm/cm)
33 20 28 18 28 15
열변형온도
(℃)
130 128 133 130 115 124
낙구충격강도 ○ ○ ○ △ ○ ×
탈착반복시험 ○ ○ ○ ○ × ○
휠커버외관 ○ ○ ○ ○ ○ ○
웰드
라인
외관 ○ ○ ○ × ○ △
돌출
높이
(㎛)
3.8 4.2 4.1 27 3.7 10.8
제품중량
(g)
327 301 339 438 374 418
○ ○ ○ × △ ×
발명의 효과
본 발명에 따른 수지조성물은 우수한 강도, 내충격성, 내열성 및 강성을 가지는 동시에, 웰드라인 발생 부위의 <60>
돌출 현상이 발생하지 않으며, 경량화 효과가 탁월하여 자동차용 휠커버에 적용하기에 적당한다.
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등록특허 10-0762064