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KR102087375B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 Download PDF

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KR102087375B1
KR102087375B1 KR1020150151938A KR20150151938A KR102087375B1 KR 102087375 B1 KR102087375 B1 KR 102087375B1 KR 1020150151938 A KR1020150151938 A KR 1020150151938A KR 20150151938 A KR20150151938 A KR 20150151938A KR 102087375 B1 KR102087375 B1 KR 102087375B1
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김윤영
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김윤용
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 가발용 소재에 요구되는 난연성을 가지면서도, 방사성 및 용융지수를 개선하고, 비중이 낮아 인모와 가까운 풍성함을 가지며, 광택 및 표면이 우수한 외관을 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품과 이를 이용한 가발 원사의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물 및 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가발용 소재에 요구되는 난연성을 가지면서도, 방사성 및 용융지수를 개선하고, 비중이 낮아 인모와 가까운 풍성함을 가지며, 광택 및 표면이 우수한 외관을 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품과 이를 이용한 가발 원사의 제조방법에 관한 것이다.
최근 미용에 대한 관심 증가로 가발의 수요 증가와 함께 여러가지 기능성 가발의 개발이 요구되고 있다. 종래 난연성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 혹은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등에 대한 가발 소재에 관한 연구가 진행되었으나(WO2009/010812A1 등 참조), 난연제가 첨가되면서 표면이 거칠어지고 비중이 증가하여 인모와는 다른 성향을 띄는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 대부분의 가발 제조 중, 방사 후 셋팅용 가열 공정을 고려하여 장기내열성 및 난연성이 부여된 소재 개발이 요구되고 있고, 특히 가발 소재로 주로 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보다, 비중이 낮고 친환경적인 폴리프로필렌에 난연성이 부여된 소재 개발이 요구되고 있다.
한편, 환경규제가 강화되면서 유해물질(할로겐, 중금속, 휘발성 유기화합물)이 적거나 전혀 사용되지 않는 친환경 소재 및 제품에 대한 요구도 크게 증가하고 있다. 보편적으로 사용중인 할로겐계 난연제의 경우 인체에 직접 접촉되는 가발 소재로는 부적합하므로 이에 따른 친환경 난연 시스템 개발 또한 필요한 실정이다.
폴리프로필렌의 수지에 적용 가능한 친환경 난연 시스템으로는 금속 수화물계(Mg, Al), 실리콘계 및 질소(멜라민과 그 유도체) 등이 고려될 수 있으나, 특히 상기 금속 수화물계의 경우에는 40 중량% 이상의 과량 투입을 필요로 하고 성형성, 내수성 및 기계적 성능이 저하되는 문제가 있다.
또한, 기존 할로겐계 난연 시스템을 적용한 폴리프로필렌은 비중이 증가하고 방사성 및 외관 품질이 저하되는 경향을 보이므로, 비중이 낮은 폴리프로필렌 수지에 새로운 난연 시스템으로 난연성을 부여하며 외관과 방사성이 우수한 친환경 가발 소재의 개발이 시급한 실정이다.
WO2009/010812 A1
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해, 가발용 소재에 요구되는 난연성을 가지면서도, 방사성 및 용융지수를 개선하고, 비중이 낮아 인모와 가까운 풍성함을 가지며, 광택 및 표면이 우수한 외관을 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함하는 성형품과 이를 이용한 가발 원사의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리프로필렌 수지 80 이상 내지 97 미만 중량%, 인계 난연제 2 초과 내지 10 이하 중량% 및 힌더드 페놀계 열안정제 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함하는 성형품을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 이축 압출기를 이용하여 200 내지 290 ℃의 온도구간에서 용융 및 혼련시켜 펠렛을 제조하는 단계; 제조된 펠렛을 방사기에서 방사하는 단계; 및 상기 방사기에서 방사된 섬유를 연속적으로 고속 연신하는 단계;를 포함하는 가발 원사 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 가발용 소재에 요구되는 난연성을 가지면서도, 방사성 및 용융지수를 개선하고, 비중이 낮아 인모와 가까운 풍성함을 가지며, 광택 및 표면이 우수한 외관을 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품과 이를 이용한 가발 원사의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 인계 난연제의 열안정성을 나타내는 TGA 시험 결과이다.
도 2는 본 발명의 힌더드 페놀계 열안정제(A) 및 종래의 인계 열안정제(B)의 열안정성을 나타내는 TGA 비교시험 결과이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 인공 모발용 가발 성형품에 이용되는 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조 시, 특정 인계 난연제와 함께, 힌더드 페놀계 열안정제를 일정 함량으로 포함할 때, 가발 성형품에 요구되는 난연성을 만족함은 물론, 방사성 및 외관이 매우 우수한 것을 확인하여 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 80 이상 내지 97 미만 중량%, 인계 난연제 2 초과 내지 10 이하 중량% 및 힌더드 페놀계 열안정제 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 분자량 분포(MWD)가 3 이상 내지 6 미만, 3 내지 5, 혹은 3.5 내지 4.5일 수 있고, 이 범위 내에서 방사성 및 외관이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 중량평균 분자량이 140,000 내지 200,000 g/mol, 145,000 내지 190,000 g/mol, 혹은 150,000 내지 180,000 g/mol일 수 있고, 또 다른 예로 수평균 분자량이 35,000 내지 60,000 g/mol, 35,000 내지 55,000 g/mol, 혹은 35,000 내지 45,000 g/mol일 수 있으며, 이 범위 내에서 상기 분자량 분포를 만족하고, 방사성 및 외관이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 용융지수(230 ℃, 2.16 kg)가 0.1 내지 20 g/10 min, 1 내지 18 g/10 min, 혹은 9 내지 15 g/10 min일 수 있고, 이 범위 내에서 광택 및 표면이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 결정성을 갖는 아이소택틱 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체, 또는 이들의 혼합일 수 있다.
상기 아이소택틱 프로필렌 단독 중합체는 이 기술분야에서 일반적으로 아이소택틱 프로필렌 중합체로 지칭되는 것이면 특별히 구조가 제한되지 않는다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 80 이상 내지 97 미만 중량%, 85 이상 내지 97 미만 중량%, 혹은 90 내지 96 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 비중이 낮고, 용융지수가 적정 수준을 유지하여 방사성이 우수한 효과가 있다.
상기 인계 난연제는 일례로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure 112015105722007-pat00001
상기 n은 일례로 1 내지 3의 정수일 수 있고, 상기 M은 일례로 Al, Ca, Na, Zn, Ba 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또 다른 예로, 상기 n은 2 또는 3의 정수일 수 있고, 상기 M은 Al, Ca 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또 다른 예로, 상기 n은 3의 정수일 수 있고, 상기 M은 Al일 수 있다.
상기 인계 난연제는 일례로 인 함량이 20 내지 50 중량%, 25 내지 40 중량%, 혹은 30 내지 33 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다. 여기서, 상기 인 함량은 ICP-OES (PERKIN-ELMER, OPTIMA 7300DV)의 기기를 사용하여 황산, 질산 처리 후 희석하여 측정한 인(P)의 함량 범위를 의미한다.
상기 인계 난연제는 일례로 할로겐 함량이 1 내지 10 중량%, 3 내지 8 중량%, 혹은 5 내지 7 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 방사성이 우수한 효과가 있으며, 기존의 할로겐계 난연제와 달리 외관 품질을 저하시키는 산화안티몬 등의 시너지스트의 사용이 배제된다.
상기 인계 난연제는 입경(D90)이 15 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하, 혹은 0.1 내지 10 ㎛일 수 있고, 평균 입경(D50)이 10 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이하, 혹은 1 내지 5 ㎛일 수 있으며, 이 범위 내에서 광택 및 표면이 우수한 효과가 있다. 여기서, 상기 입경(D90) 및 평균 입경(D50)은 맬버른(Malvern) 사의 Mastersizer 2000 기기를 사용하여 측정한 값을 의미한다.
상기 인계 난연제는 일례로 고상의 형태일 수 있다.
상기 인계 난연제는 일례로 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 내에서 장기 내열성을 부여하는 역할을 수행할 수 있으며, 일례로 275 내지 375 ℃에서 중량 손실량이 10 내지 40 중량%, 15 내지 35 중량%, 혹은 15 내지 25 중량%일 수 있다. 구체적인 예로, 본 발명의 실시예에서 사용된 인계 난연제의 동적 열거동 분석(dynamic TGA) 결과 도시한 도 1을 살펴보면, 275 내지 375 ℃ 부근에서 20.5% 중량% 손실의 완만한 곡선을 보여, 최초 대비 열분해 정도/양이 적으며, 구체적인 예로, 135 ℃ X 1,500 hr 조건에서 외관에 크랙 없이 물성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
참고로, 기존의 인산염 난연제는 동적 열중량분석(dynamic TGA) 결과가 250 ℃ 부근에서 급격히 열분해가 일어나 중량 손실(weight loss)이 크고, 흡습성, 내열성 및 장기 신뢰성 테스트 중 급격히 물성 저하를 보인다.
상기 인계 난연제는 일례로 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 2 초과 내지 10 이하 중량%, 3 내지 10 중량%, 혹은 4 내지 9 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 방사성이 우수하고, 비중이 낮고, 광택과 표면 거칠기와 같은 외관 품질이 우수한 효과가 있다.
상기 힌더드(hindered) 페놀계 열안정제는 가발 원사 제조 시, 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융 강도(melt strength)를 증가시키고, 가발 성형품의 장기 내열성을 개선하며, 산화방지 역할을 함께 수행하는 것으로, 일례로 동적 열중량분석(dynamic TGA) 결과 230 ℃에서 60분 동안 10 중량% 이하, 0.1 내지 5 중량%, 혹은 0.1 내지 1 중량%의 중량 손실을 갖는 것일 수 있고, 이 범위 내에서 열분해 정도/양이 적으며, 장기 내열성이 우수한 효과가 있다. 구체적인 예로, 본 발명의 실시예에서 사용된 힌더드 페놀계 열안정제(A) 및 종래의 인계 열안정제(B)의 동적 열거동 분석(dynamic TGA) 결과 도시한 도 2을 살펴보면, 상기 힌더드 페놀계 열안정제(A)의 경우, 230 ℃에서 60 분 동안 0.8292 중량% 손실(A)을 보여, 종래의 인계 열안정제(B)의 53.4 중량% 손실 대비 열분해 정도/양이 적으며, 장기 내열성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
상기 힌더드 페놀계 열안정제는 일례로 1,3,5-트리스[[4-t-부틸-3-히드록시-2,6-크실릴]메틸]-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(1,3,5-tris[[4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-xylyl]methyl]-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione)일 수 있고, 이 경우 장기 내열성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 필요에 따라 윤활제, 사슬연장제, 촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 발연억제제, 무기 충진제, 유리섬유, 내마찰제 및 내마모제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 일례로 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성에 악영향을 미치지 않는 범위 내에서 사용할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 UL94(0.8t)에 따른 V-2 등급 또는 그 이상의 난연성을 가질 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 용융지수(230 ℃, 2.16 kg)가 11 내지 16 g/10 min, 12 내지 14 g/10 min, 혹은 13 내지 14 g/10 min일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 비중이 0.92 내지 0.97, 0.93 내지 0.96, 혹은 0.93 내지 0.95일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 가발 성형품, 구체적인 예로 인공 모발용 소재일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 붙임 머리용 인공 모발 소재일 수 있다.
본 발명의 성형품은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 성형품은 일례로 가발 성형품일 수 있고, 구체적인 예로는 가발 성형품을 구성하는 인공 모발일 수 있으며, 상기 인공 모발은 붙임 머리용 인공 모발일 수 있다.
상기 가발 성형품은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함하여 성형됨으로써, 가발 성형품, 특히 인공 모발에 요구되는 UL94에 따른 V-2 등급의 난연성, 개선된 방사성(연속작업성), 저비중 및 외관 품질에 부합하는 가발 성형품일 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 통상의 가발 성형품 제조 공정을 순차적으로 수행할 수 있고, 일례로 본 발명에 의한 가발 원사의 제조방법은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 이축 압출기를 이용하여 200 내지 290 ℃의 온도구간에서 용융 및 혼련시켜 펠렛을 제조하는 단계; 제조된 펠렛을 방사기에서 방사하는 단계; 및 상기 방사기에서 방사된 섬유를 연속적으로 고속 연신하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방사기의 실린더는 일례로 공급부 200 내지 220 ℃, 압축부 210 내지 230 ℃, 계량부 210 내지 250 ℃ 및 다이부 200 내지 230 ℃의 온도 범위 내에서 방사를 수행할 수 있다.
상기 방사 방법으로는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물과 동등 수준의 함량 범위를 갖는 용제로 구성된 용액을 방사하거나, 건식 방사에 비해 섬유 내 잔존 용제량이 적은 용융 방사법을 채용할 수 있고, 바람직하게는 용융 방사법을 채용할 수 있다. 상기 용융 방사법은 일례로 용매 없이 수지 조성물을 용융시켜 방사하는 방법을 의미한다.
상기 용제는 일례로 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc) 및 디메틸설폭시드(DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 가발 원사 제조방법은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물과, 상기 용제로 구성되는 용액에, 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 3 내지 25 중량부의 물을 함유하여 방사 원액을 제조하는 단계; 상기 방사 원액을 습식 방사에 의해 섬유화하는 단계; 섬유를 전(全) 연신비가 2.5 내지 12배로 되도록 연신 처리하는 단계; 및 전(全) 완화율이 15 % 이상으로 되도록 완화 처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 완화 처리는 일례로 2회 이상 분할하여 처리할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 완화 처리는 섬유를 먼저 건조시킨 후, 가압 및/또는 과열 상태에 있는 수증기 분위기 하에서 완화 처리할 수 있다.
상기 수증기 분위기는 일례로 120 내지 200 ℃ 범위 내일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 8
하기 표 1에 나타낸 성분들을 그 기재된 함량으로 혼합한 폴리프로필렌 수지 조성물을 이축 압출기를 이용하여 200 내지 290 ℃의 온도 구간에서 용융 및 혼련시켜 펠렛을 제조하고, 제조된 펠렛을 방사기(방사기의 실런더: 공급부 200 내지 220 ℃, 압축부 210 내지 230 ℃, 계량부 210 내지 250 ℃ 및 다이부 200 내지 230 ℃)에서 방사시켰으며, 상기 방사기에서 방사된 섬유를 연속적으로 고속 연신하여 가발 원사 시편을 수득하였다.
구분(wt%) 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6
A-1 90.9 93.8 95.5 44.25 - 97.5 98 93.55 94.9
A-2 - - - 43.85 88.1 - - - -
B-1 - - - 9.2 9.2 - - 4.6 4.6
B-2 9 6 4 - - 2 2 - -
C-1 - - - 2.7 2.7 - - 1.35 -
D-1 0.1 0.2 0.5 - - 0.5 - 0.5 0.5
* (A-1) 폴리프로필렌 수지: 용융지수(230 ℃, 2.16 kg)가 11 g/10 min이고, 분자량 분포(MWD)가 4.4이며, 중량평균 분자량이 153,000 g/mol이고, 수평균 분자량이 34,700 g/mol인 아이소택틱 프로필렌 단독 중합체
* (A-2) 폴리프로필렌 수지: 용융지수(230 ℃, 2.16 kg)가 24 g/10 min이고, 분자량 분포(MWD)가 6.1 이며, 중량평균 분자량이 134,600 g/mol이고, 수평균 분자량이 22,100 g/mol이며, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체
* (B-1) 할로겐계 난연제: DAI-ICHI FR CO.,LTD 사 제조, 제품명 SR743N(브롬 함량 65 내지 69.5 중량%)
* (B-2) 인계 난연제: 고상의 알루미늄 하이포포스파이트(CAS No. 7784-22-7), Italmatch Chemical S.p.A. 사 제조, 제품명 Phoslite B114A(인 함량 30 내지 33 중량%, 브롬 함량 5 내지 7 중량%, 입경(D90) 10 ㎛ 이하, 및 평균 입경(D50) 5 ㎛ 이하, 동적 열중량분석 값(TGA)이 275 내지 375 ℃에서 완만한 곡선을 나타냄)
* (C-1) 난연조제: Sb2O3(Antimony(Ⅲ) oxide)
* (D-1) 힌더드 페놀계 열안정제: CYTEC 사 제조, 제품명 CYANOX 1790 (Cas Number: 40601-76-1)
[시험예]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에서 수득한 가발 원사 시편의 물성을 하기의 방법으로 측정하여, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
측정 방법
* 난연성: UL94의 수직 연소 시험법에 따라 0.8 mm의 두께 V-2 등급 기준을 만족하는지 여부로 측정하였다.
* 방사성(연속작업성): 펠렛을 방사기에서 방사 시, 육안 평가를 진행하였고, 난연제 미분산 찌꺼기가 없고, 다이 홀(die hole) 탄화물이 없어 외관이 훌령한 상태를 "매우 좋음", 난연제 미분산 찌꺼기 발생이 거의 없고, 육안으로 발견되는 수도 적어 제품 생산 시 이물 관리로 극복 가능한 수준을 "좋음", 가발 원사를 위한 성형에는 문제되지 않으나, 실제품 양산 시 연속 작업이 힘든 상태로 난연제 찌꺼기가 발생하여 표면의 외관 품질을 저하시키는 상태를 "양호", 표면 광택이 거의 없고, 육안 검사 시, 표면 돌출 및 미분산으로 거친 정도가 느껴지며, 광택이 떨어지고, 양산에 무리가 있다고 판단되는 상태를 "미흡", 그리고 난연 성능이 나오지 않고, 표면도 미분산 난연제 찌꺼기가 많아 성형 및 생산이 불가능한 상태를 "불량"으로 각각 나타내었다.
* 용융지수(Melt Index, g/10 min): 시편을 이용하여 표준 측정 ASTM D1238에 따라 230 ℃, 2.16 kg의 하중에서 측정하였다.
* 비중: 시편을 이용하여 표준 측정 ASTM D792에 따라 상온(20 내지 26 ℃)에서 측정하였다.
* 외관 품질(광택 및 표면 거칠기): 수득된 가발 원사 시편을 육안 및 감성 품질로 평가하였고, 난연제 및 기타 첨가제의 로딩(loading)량이 매우 소량이어서 기본 수지(Base resin: Virgin PP 원재료) 수준의 깔끔한 제품을 얻을 수 있는 상태를 "매우 좋음", 광택이 약간 있고, 가발 성형품을 만졌을 때, 약간 뻣뻣한 느낌이 드는 상태를 "좋음", 지속적인 난연제 미분산 및 다이 드룰(die drool) 현상으로 난연제 찌꺼기가 주기적으로 묻어 나와 압출 작업성이 현저하게 저하되고, 작업성 평가 및 양산 모두 불가한 상태를 "거침"으로 각각 나타내었다.
* 장기 내열성(min): OIT(Oxygen induced time)를 이용하여 200 ℃에서 산화 개시 시간을 측정하였다.
구분(wt%) 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6
난연성 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2 X X V-2 X
방사성 매우 좋음 매우 좋음 매우 좋음 미흡 불량 좋음 좋음 좋음 양호
MI 14 13 13 19 26 13 13 14 14
비중 0.95 0.94 0.93 0.97 0.97 0.92 0.92 0.95 0.94
외관 매우 좋음 매우 좋음 매우 좋음 거침 거침 좋음 좋음 거침 좋음
장기 내열성 83 85 100 26 26 100 26 100 100
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 경우, 가발 성형품에 요구되는 V-2 등급의 난연성을 가지면서도, 방사에 적절한 용융지수 및 저비중을 가지며, 방사성 및 외관이 모두 매우 우수하며, 산화 개시 시간이 83 분 이상으로 증가하여 장기 내열성이 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.
반면, 분자량 분포가 상이한 폴리프로필렌 수지를 포함하고, 인계 난연제 대신 할로겐계 난연제와 함께 난연조제를 포함하며, 힌더드 페놀계 열안정제를 포함하지 않는 비교예 1 및 2의 경우, 용융지수가 급격히 상승하여 방사성이 저하되고, 비중이 높고, 외관이 매우 열악한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인계 난연제를 충분히 포함하지 않은 비교예 3 및 4의 경우, 충분한 난연성이 발휘되지 못한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 할로겐계 난연제 및 난연조제와 함께, 힌더드 페놀계 열안정제를 포함한 비교예 5의 경우 미분산된 난연조제로 인해 외관이 열악한 것을 확인할 수 있었고, 할로겐계 난연제 및 힌더드 페놀계 열안정제를 포함하되, 난연조제를 포함하지 않은 비교예 6의 경우에는, 결국 난연성이 발휘되지 못하는 것을 확인할 수 있었다.
결과적으로, 본 발명에 따르면, 가발 성형품 용도에 요구되는 UL94 V-2 등급의 난연성, 개선된 방사성(연속작업성), 용융지수와 저비중 및 외관품질에 부합하는 친환경 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있음을 규명하였다.

Claims (18)

  1. 분자량 분포(MWD)가 3.5 내지 4.5이고, 중량평균 분자량이 150,000 내지 180,000 g/mol이며, 수평균 분자량이 35,000 내지 45,000 g/mol인 폴리프로필렌 수지 80 내지 96.99 중량%, 인계 난연제 3 내지 8 중량% 및 힌더드 페놀계 열안정제 0.01 내지 1 중량%를 포함하되,
    상기 폴리프로필렌 수지는 결정성을 갖는 아이소택틱 폴리프로필렌 단독 중합체이고,
    상기 인계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이며,
    상기 힌더드 페놀계 열안정제는 1,3,5-트리스[[4-t-부틸-3-히드록시-2,6-크실릴]메틸]-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(1,3,5-tris[[4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-xylyl]methyl]-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione)이고,
    산화안티몬을 포함하지 않으며,
    비중이 0.93 내지 0.95인 것을 특징으로 하는 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112019097439501-pat00005

    (상기 n은 2 또는 3의 정수이고, M은 Al, Ca 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이다)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인계 난연제는 인 함량이 20 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인계 난연제는 할로겐 함량이 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인계 난연제는 입경(D90)이 15 ㎛ 이하이고, 평균 입경(D50)이 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 힌더드 페놀계 열안정제는 동적 열중량분석(dynamic TGA) 결과 230 ℃에서 60분 동안 10 중량% 이하의 중량 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 윤활제, 사슬연장제, 촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 발연억제제, 무기 충진제, 유리섬유, 내마찰제 및 내마모제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 V-2 등급 이상의 난연성을 갖는 것을 특징으로 하는 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  14. 제1항, 제7항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 성형품은 인공 모발인 것을 특징으로 하는 성형품.
  17. 제1항, 제7항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 가발 성형품 제조용 폴리프로필렌 수지 조성물을 이축 압출기를 이용하여 200 내지 290 ℃의 온도구간에서 용융 및 혼련시켜 펠렛을 제조하는 단계; 제조된 펠렛을 방사기에서 방사하는 단계; 및 상기 방사기에서 방사된 섬유를 연속적으로 고속 연신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가발 원사 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 방사기의 실린더는 공급부 200 내지 220 ℃, 압축부 210 내지 230 ℃, 계량부 210 내지 250 ℃ 및 다이부 200 내지 230 ℃의 온도 범위 내에서 방사를 수행하는 것을 특징으로 하는 가발 원사 제조방법.
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