(57)【要約】【課題】耐摩耗性を確保しながら白化現象を最小化させることができるポリプロピレン複合樹脂組成物を提供すること。【解決手段】本発明は耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物に関する。本発明による耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレン共重合樹脂３０ないし９０重量％、およびα−オレフィン共重合樹脂１０ないし７０重量％からなるベース樹脂１００重量部に対し、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムである無機難燃剤２０ないし２００重量部と、酸化防止剤、加工助剤、銅酸化防止剤およびハロゲン除去剤のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の添加剤０．１ないし１０重量部と、を含んでなることを特徴とする。本発明によれば、無機難燃剤が含まれるため難燃性を発現するが、耐摩耗性を増進させるため組成に変化を与える場合にも、成形性や機械的物性の低下なく白化現象を除去または減少させ、著しく改善された耐摩耗性を発現させることができ、耐久力の強い産業用電線に使うことができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン樹脂５ないし７０重量％と、
変性ポリプロピレン０．５ないし１０重量％と、
α−オレフィン共重合樹脂１ないし５０重量％と、
変性ポリオレフィン共重合樹脂１ないし３０重量％と、を含んでベース樹脂を構成し、
水酸化マグネシウムである無機難燃剤１０ないし７５重量％と、
酸化防止剤、加工助剤、銅酸化防止剤およびハロゲン除去剤のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の添加剤１ないし５重量％と、
を含んでなることを特徴とする耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項２】
前記ベース樹脂を構成するポリプロピレン共重合樹脂が、ホモポリマーポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレンおよびブロックポリマーポリプロピレンのうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上のポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項３】
前記ベース樹脂を構成するα−オレフィン共重合樹脂が、プロピレン−α−オレフィン共重合樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項４】
前記プロピレン−α−オレフィン共重合樹脂が、ポリプロピレン−オクタンおよびポリプロピレン−ブテンのうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の共重合樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項５】
前記無機難燃剤が、表面処理されていない純粋無機難燃剤であるか、またはビニルシラン、アミノシラン、ステアリン酸およびポリマーのうち選択されたいずれか１つの物質で表面処理された状態の無機難燃剤であることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項６】
前記ベース樹脂を構成する変性ポリプロピレンが、無水マレイン酸、シランおよび脂肪酸のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の極性基含有化合物でグラフトされたポリプロピレン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項７】
前記変性ポリオレフィン共重合樹脂が、熱可塑性弾性重合体に極性分子を導入して極性化された物質であることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項８】
前記熱可塑性弾性重合体を極性化させるために導入する物質が、無水マレイン酸、シランおよび脂肪酸のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の極性基含有化合物であることを特徴とする請求項７に記載の耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物に関し、より詳しくは、ポリプロピレン共重合樹脂とα−オレフィン共重合樹脂とをブレンドした樹脂をベース樹脂として用いて、好適な無機難燃剤を添加することで、白化現象を抑制できると共に耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、難燃性の高い樹脂組成物を製造するために、ポリプロピレン樹脂に水酸化マグネシウムや無機充填剤を多量添加したが、このように製造された複合樹脂は成形性および機械的物性が著しく低下し、一定以上の引張強度や伸長率が求められる電線などへの適用には限界があった。
【０００３】
このような従来の問題点を解決するため、マトリクス樹脂組成物にエラストマー部分を付け加える方法が提示された。さらに、白化現象を解決するため、無機難燃剤のエラストマー部分を包む目的でエラストマー部分に極性基を導入する方法も提示された。しかし、エラストマー部分を極性化させることで、却って機械的特性に問題が生じ、白化現象も充分に改善することができず、耐摩耗性の確保にも寄与することができなかった。
【０００４】
難燃性を持ちながらも耐摩耗性が強く、白化現象も殆ど発生しない程度の強い物性を持つ製品を製造するためのポリプロピレン樹脂組成物の開発は、現在も関連業界で解決できていない課題である。このような技術的課題を達成するための努力は現在も続いており、このような技術的背景から本発明が案出された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の問題点に鑑みて本発明がなそうとする技術的課題は、難燃性ポリプロピレン樹脂組成物に耐摩耗性を確保しながら白化現象を最小化させることができるポリプロピレン複合樹脂組成物を開発するところにあり、このような技術的課題を達成することができる耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物を提供するところに本発明の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明がなそうとする技術的課題を達成するため、本発明による耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物の一態様は、ポリプロピレン共重合樹脂３０ないし９０重量％およびα−オレフィン共重合樹脂１０ないし７０重量％からなるベース樹脂１００重量部に対し、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムである無機難燃剤２０ないし２００重量部と、酸化防止剤、加工助剤、銅酸化防止剤およびハロゲン除去剤（Ｈａｌｏｇｅｎ ｓｃａｖａｎｇｅｒ）のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の添加剤０．１ないし１０重量部と、を含んでなることを特徴とする。
【０００７】
本発明がなそうとする技術的課題を達成するため、本発明による耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物の他の態様は、ポリプロピレン共重合樹脂３０ないし８９重量％、α−オレフィン共重合樹脂１０ないし７０重量％、および変性ポリプロピレン樹脂１ないし２０重量％からなるベース樹脂１００重量部に対し、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムである無機難燃剤２０ないし２００重量部と、酸化防止剤、加工助剤、銅酸化防止剤およびハロゲン除去剤のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の添加剤０．１ないし１０重量部と、を含んでなることを特徴とする。このとき、前記ベース樹脂を構成する変性ポリプロピレンは、無水マレイン酸、シランおよび脂肪酸のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の極性基含有化合物でグラフトされたポリプロピレン樹脂であることが望ましい。
【０００８】
前述した耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物において、前記ベース樹脂を構成するポリプロピレン共重合樹脂は、ホモポリマーポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレンおよびブロックポリマーポリプロピレンのうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上のポリプロピレン系樹脂であることが望ましく、前記ベース樹脂を構成するα−オレフィン共重合樹脂は、プロピレン−α−オレフィン共重合樹脂であることが望ましく、前記プロピレン−α−オレフィン共重合樹脂は、ポリプロピレン−オクタンおよびポリプロピレン−ブテンのうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の共重合樹脂であることがさらに望ましく、前記無機難燃剤は、表面処理されていない純粋無機難燃剤であるかまたはビニルシラン、アミノシラン、ステアリン酸およびポリマーのうち選択されたいずれか１つの物質で表面処理された状態の無機難燃剤であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無機難燃剤が含まれて難燃性を発現するが、耐摩耗性を増進させるため組成に変化を与える場合にも、成形性や機械的物性の低下なく白化現象を除去または減少させ、著しく改善された耐摩耗性を発現させることができ、耐久力の強い産業用電線に使うことができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に対する理解を助けるために具体的な実施例を挙げて説明し、必要に応じて図面を参照してより詳細に説明する。しかし、本発明による実施例は多様な形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を持った者に本発明をより完全に説明するために提供される。
【００１１】
本発明による耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物の１つは、ポリプロピレン共重合樹脂とα−オレフィン共重合樹脂とをブレンドしてなるベース樹脂と、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムである無機難燃剤と、酸化防止剤、加工助剤、銅酸化防止剤およびハロゲン除去剤のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の添加剤と、を含んでなる。
【００１２】
本発明による耐摩耗性を持つ難燃性ポリプロピレン樹脂組成物の他の１つは、ポリプロピレン共重合樹脂、α−オレフィン共重合樹脂および変性ポリプロピレン樹脂からなるベース樹脂と、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムである無機難燃剤と、酸化防止剤、加工助剤、銅酸化防止剤およびハロゲン除去剤のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の添加剤と、を含んでなる。このとき、前記ベース樹脂を構成する変性ポリプロピレンは、無水マレイン酸、シランおよび脂肪酸のうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上の極性基含有化合物でグラフトされたポリプロピレン樹脂であることが望ましい。
【００１３】
前記ベース樹脂を構成するポリプロピレン共重合樹脂の含量が、その数値範囲の下限値に達しないと耐熱性が低下して望ましくなく、上限値を超えると難燃性および柔軟性が低下して白化現象がひどくなり望ましくない。前記ベース樹脂を構成するポリプロピレン共重合樹脂は、ホモポリマーポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレンおよびブロックポリマーポリプロピレンのうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上のポリプロピレン系樹脂であることが望ましい。前記ポリプロピレン樹脂は多種のポリプロピレンが用いられ得るが、白化現象の減少ないし除去を目的とする場合は、ランダムポリプロピレンが最も望ましい。
【００１４】
一方、ポリプロピレン系共重合樹脂の引張強度および伸長率などのような機械的性質と白化現象を改善するため、α−オレフィン共重合樹脂を混合、ブレンドしてベース樹脂を用意した。前記α−オレフィン共重合樹脂の含量が、その数値範囲の下限値に達しないと伸長率およびフィラーロード（ｆｉｌｌｅｒ  ｌｏａｄ）性、耐寒性が低下し、白化現象が増加して望ましくなく、上限値を超えると耐熱性、引張強度、ハーネス性、耐摩耗性などが減少して望ましくない。前記ポリプロピレンアルファ共重合樹脂は、プロピレン−α−オレフィンコポリマーであることが望ましく、前記プロピレン−α−オレフィンコポリマーは、ポリプロピレン−オクタンおよびポリプロピレン−ブテンのうち選択されたいずれか１つまたは２つ以上のコポリマーであることがさらに望ましい。これは前記ベース樹脂として用いられたポリプロピレン樹脂との相溶性のためである。
【００１５】
前記無機難燃剤として使われる水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムの含量が、その数値範囲の下限値に達しないと難燃性が減少して望ましくなく、上限値を超えると機械的物性が減少して望ましくない。前記水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムを含む無機難燃剤は、その表面に如何なる処理もしていない純粋な状態で直接用いることができ、ビニルシラン、アミノシラン、ステアリン酸およびポリマーのうち選択されたいずれか１つの物質で表面処理された状態で用いることができる。
【実施例】
【００１６】
下記表１においては、２成分（Ａ＋Ｂ）をブレンドしたベース樹脂の場合を実施例１−１ないし１−４として、３成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）をブレンドしたベース樹脂の場合を実施例２−１ないし２−４として、それぞれ区分して設定した。また、実施例に対比する例として比較例を設定した。下記表１および表２に示されたそれぞれの組成成分および含量に従って用意し、混練して各例の組成物を製造した。
【００１７】
【表１】
2009527620.tif 000002
【００１８】
【表２】
2009527620.tif 000003
【００１９】
表１および表２において、成分Ａはポリプロピレン系共重合樹脂であるポリプロピレンランダム共重合樹脂としてＬＧ−Ｃａｌｔｅｘ（韓国）製のＲ７２４Ｊを使用した。成分Ｂは、α−オレフィン共重合樹脂であるポリエチレンアルファプロピレンとして三井化学（日本）製のタフマー（Ｔａｆｍｅｒ）を使用した。成分Ｄは無機難燃剤である水酸化マグネシウムとしてアルベマール（ドイツ）製のＭａｇｎｉｆｉｎ  Ｈ５を使用し、成分Ｅは酸化防止剤などの添加剤である。
【００２０】
表１において、成分Ｃは変性ポリプロピレンとして湖南石油化学（韓国）製のＣＭ１１２０を使用した。また、表２の成分Ｆはポリオレフィンエラストマー樹脂としてデュポンダウエラストマー（米国）製のＥｎｇａｇｅ  ８１５０を使用した。
【００２１】
表１および表２の実施例および比較例の組成を持つ組成物それぞれを用いて各試験片を製造した後、これらに対して引張特性、曲げ変形時の白化現象、および耐摩耗性を測定し、その結果を下記表３にそれぞれ示した。
【００２２】
引張特性はＡＳＴＭ  Ｄ６３８に従って測定用試験片を製造し、万能試験機を用いて引張強度および伸長率を測定した。曲げ変形時の白化現象の測定は、実際の電線絶縁材料の場合、樹脂厚さ１ｍｍ、曲げ半径５ｍｍの条件で曲げ変形を加えたとき、白化現象の発生可否を目視で判断した。これと同一条件で評価するために、それぞれの組成物を用いて１ｍｍ厚の試験片を押出成形して製造した後、曲げ半径５ｍｍの条件で直径２ｍｍ厚の円筒状試験片を製造し、同一曲げ半径における白化現象の発生可否を目視で観察した。耐摩耗性はニードルスクレーパーテストを用いて、０．４５ｓｑの針に重さ７１０ｇの錘を乗せて幅２ｍｍ×厚さ１ｍｍ×長さ１００ｍｍの試料に３００回往復させた後、摩耗された厚さを測定した。
【００２３】
【表３】
2009527620.tif 000004
【００２４】
表３から確認することができるように、実施例の場合には白化現象が若干発生するかまたは発生しなかったが、比較例１−１の場合を除いた他の比較例では、白化現象が発生し、特に比較例２−１の場合には白化現象が非常に多く発生することを確認した。よって、実施例に比べて比較例では曲げ変形に脆弱であるということが分かる。耐摩耗性の測定基準値は５０μｍ以下であれば適正であると評価されることから、比較例１−１の場合には白化現象は発生しないものの耐摩耗性が最も低く、特に基準値を超過し耐摩耗性に脆弱であることを確認することができる。
【００２５】
一方、下記表４の場合には、ベース樹脂を４成分にする実施例３−１ないし３−５を区分設定し、これに対比する比較例３−１ないし３−６は下記表５に従ってそれぞれ区分設定した。下記表４および表５に示された成分および含量に従ってそれぞれの組成物を用意した。
【００２６】
【表４】
2009527620.tif 000005
【００２７】
【表５】
2009527620.tif 000006
【００２８】
表４および表５において、成分Ｇはポリプロピレンランダム共重合樹脂としてＬＧ−Ｃａｌｔｅｘ（韓国）製のＲ７２４Ｊを使用した。成分Ｈは、変性ポリプロピレンとして湖南石油化学（韓国）製のＣＭ１１２０を使用した。成分Ｉは、ポリプロピレン共重合樹脂として三井化学（日本）製のタフマー（Ｔａｆｍｅｒ）を使用した。成分Ｊは、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン共重合樹脂としてデュポン（米国）製のＦｕｓａｂｏｎｄ ＭＮ  ４９３Ｄを使用した。成分Ｋは、水酸化マグネシウムとしてアルベマール（ドイツ）製のＭａｇｎｉｆｉｎ  Ｈ５を使用し、成分Ｌは酸化防止剤などの添加剤である。
【００２９】
また、表５の成分Ｍは、ポリオレフィンエラストマー樹脂としてデュポンダウエラストマー（米国）製のＥｎｇａｇｅ  ８１５０を使用した。
表４および表５の実施例および比較例の組成を持つ組成物それぞれを用いて各試験片を製造した後、これらに対して引張特性、曲げ変形時の白化現象、および耐摩耗性を測定し、その結果を下記表６にそれぞれ示した。
【００３０】
引張特性はＡＳＴＭ  Ｄ６３８に従って測定用試験片を製造し、万能試験機を用いて引張強度および伸長率を測定した。曲げ変形時の白化現象の測定は、実際の電線絶縁材料の場合、樹脂厚さ１ｍｍ、曲げ半径５ｍｍの条件で曲げ変形を加えたとき、白化現象の発生可否を目視で判断した。これと同一条件で評価するために、それぞれの組成物を用いて１ｍｍ厚の試験片を押出成形して製造した後、曲げ半径５ｍｍの条件で直径２ｍｍ厚の円筒状試験片を製造し、同一曲げ半径における白化現象の発生可否を目視で観察した。耐摩耗性はニードルスクレーパーテストを用いて、０．４５ｓｑの針に重さ７１０ｇの錘を乗せて幅２ｍｍ×厚さ１ｍｍ×長さ１００ｍｍの試料に３００回往復させた後、摩耗された厚さを測定した。
【００３１】
【表６】
2009527620.tif 000007
【００３２】
表６から確認することができるように、実施例３−１および３−５の場合には白化現象が若干発生し、実施例３−２ないし３−４の場合には白化現象が発生しなかった。これに比べ、比較例３−１ないし３−６の全ての場合に白化現象が発生し、このことから曲げ変形に脆弱であるということが分かる。一方、実施例３−１ないし３−５のいずれも比較例３−１ないし３−６の場合に比べて耐摩耗性が著しく改善したことが分かる。耐摩耗性の測定値は、数値の小さいほど耐摩耗性が強いことを示す。一般的な基準値としては５０μｍ以下の値を持つ場合を望ましい場合として想定している。
【００３３】
以上、本発明の最適実施例が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に当業者に本発明を詳しく説明するための目的で使われたものであって、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。
【国際調査報告】
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2009527620.tif 000009