ITFIND - 난연 및 엠보 기능성 플라스틱 압축 필름 기술 지원 · 2012-01-25 · 본과제의지원기업인 주아이컴포( ) 2000넌트는 년에설립된부품소재전문벤쳐기업

난연 및 엠보 기능성 플라스틱 압축 필름난연 및 엠보 기능성 플라스틱 압축 필름난연 및 엠보 기능성 플라스틱 압축 필름난연 및 엠보 기능성 플라스틱 압축 필름

기술 지원기술 지원기술 지원기술 지원

2004. 7. .2004. 7. .2004. 7. .2004. 7. .

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원::::

지원기업 주 아이컴포넌트지원기업 주 아이컴포넌트지원기업 주 아이컴포넌트지원기업 주 아이컴포넌트: ( ): ( ): ( ): ( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산업자원부장관 귀 하산업자원부장관 귀 하산업자원부장관 귀 하산업자원부장관 귀 하

본 보고서를 난연 및 엠보 기능성 플라스틱 압출 필름 기술지원 지원기간“ ” ( :

과제의 기술지원성과보고서로 제 출합니다2003.8.1. ~ 2004.7.31.) .

2004. 7. 23 .2004. 7. 23 .2004. 7. 23 .2004. 7. 23 .

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원::::

주 덕 영주 덕 영주 덕 영주 덕 영

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김 양 국김 양 국김 양 국김 양 국

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 :::: 이 영 철이 영 철이 영 철이 영 철

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 김 성 태김 성 태김 성 태김 성 태

:::: 김 명 준김 명 준김 명 준김 명 준

목 차목 차목 차목 차

제 장서론제 장서론제 장서론제 장서론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

난연 기능성 필름 압출기술 개발난연 기능성 필름 압출기술 개발난연 기능성 필름 압출기술 개발난연 기능성 필름 압출기술 개발1.1.1.1.

엠보 기능성 필름 압출기술 개발엠보 기능성 필름 압출기술 개발엠보 기능성 필름 압출기술 개발엠보 기능성 필름 압출기술 개발2.2.2.2.

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111


압출공정압출공정압출공정압출공정1)1)1)1)

난연필름 물성평가 방법 확립난연필름 물성평가 방법 확립난연필름 물성평가 방법 확립난연필름 물성평가 방법 확립2)2)2)2)

난연제 선정 및 개발난연제 선정 및 개발난연제 선정 및 개발난연제 선정 및 개발3) formulation3) formulation3) formulation3) formulation

난연 필름 압출공정 개발난연 필름 압출공정 개발난연 필름 압출공정 개발난연 필름 압출공정 개발4)4)4)4)


엠보필름 시장동향 파악엠보필름 시장동향 파악엠보필름 시장동향 파악엠보필름 시장동향 파악1)1)1)1)

경쟁사 엠보 필름 제품 분석경쟁사 엠보 필름 제품 분석경쟁사 엠보 필름 제품 분석경쟁사 엠보 필름 제품 분석2)2)2)2)

엠보 제작엠보 제작엠보 제작엠보 제작3) roll3) roll3) roll3) roll

엠보 필름 압출공정 개발엠보 필름 압출공정 개발엠보 필름 압출공정 개발엠보 필름 압출공정 개발4)4)4)4)

매출 기여매출 기여매출 기여매출 기여3.3.3.3.

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

수행방법수행방법수행방법수행방법1.1.1.1.

지적재산권 확보지적재산권 확보지적재산권 확보지적재산권 확보2.2.2.2.

기타 지원활동기타 지원활동기타 지원활동기타 지원활동3.3.3.3.

제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

부 록부 록부 록부 록

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

플라스틱필름은 유리에 비해 광투과도는 다소 떨어지지만 가볍고 깨지지 않고 다양

한 형태로 가공이 용이한 장점이 있어 용 플라스틱 기판 휴대폰 보호창 터치LCD , ,

패널 전자제품 절연막등의 첨단제품에 서부터 안경 선글라스 가전제품 멤브레인, , ,

스위치등의 범용제품에 이르기까지 폭넓게 실생활에서 응용되고 있다 플라스틱필.

름은 응용 되는 제품에 따라 요구되는 특성이 다르다 특히 광학용 플라스틱필름은.

주로 터치패널 핸드폰보호창 플라스틱 디스플레이등에 사용되며 광학이방성, ,

이 작고 착색이 없고 가시광선투과율이 높고 헤이즈가 작아야 한다(retardation) , , .

현재 이 같은 요구되는 특성을 만족시키는 플라스틱 재료로서 사용 가능한 것은 폴

리카보네이트 폴리아릴레이트 폴리에테(Polycarbonate, PC), (Polyarylate, PAR),

르술폰 환상비결정성폴리올레핀(Polyethersulfone, PES), (Cyclic Amorphous Olefin

등의 비결정의 열가소성 수지로 알려져 있다Copolymer, COC) .

폴리에테르술폰 는 그림 의 화학구조를 가지며 내 성 내열수성(PES) 1 creep , (160oC),

치수안정성이 우수한 비결정성 내열 엔지니어링 플라스틱이며 영국 사 미국ICI , 3M

사 미국 사가 년경 동시에 개 발하였다 사는 공업화를 단념하고, UCC 1972 ' . 3M

사는 폴리설폰 폴리아릴설폰의 공업화로 성공했으며 그 후 사업을 사에UCC , APPI

매각하였다 가 사업에서 손을 뗀 후 일본의 가 에서 라이. ICI Sumitomo Bakelite ICI

센스를 얻어 년 이라는 상표로 제품화하였다1994 Sumikaexcel .

그림그림그림그림 1. Structure of poly(ether sulfone)1. Structure of poly(ether sulfone)1. Structure of poly(ether sulfone)1. Structure of poly(ether sulfone)

현재 는 외에 의 양사가 생산하고 있다 의 생산공PES Sumitomo BASF, Amoco . PES

급은 에서 플랜Sumitomo 1,000 ton/yr, BASF 3,000 ton/yr, Amoco 8,500 ton/yr

트를 가지고 있다 또한 는 를 는 를 주생산품으로 하고 있다. BASF PES Amoco PSU .

년 수요량을 보면 미국이 약 유럽이 한국을 포함한 동1996 2,000 ton, 1,000 ton,

남아시아에서 일본에서 으로 추정된다 전자전기부품 사무기600 ton, 600 ton . , OA

기 열수부품 공업부품 트레이 도료 막 항공기용 에폭시 탄소섬유 컴파운드, , , IC , , , / ,

기판 등에 사용된다LCD .

은 그림 의 화학구조를 가지며 기본적인 비결정성 열가소성수지로 내열성 난PAR 2 ,

연성 내충격강도 내약품성이 뛰어난 투명수지이다 강화재가 필요없을 정도의 고, , .

내충격성 난연제의 첨가가 필요없는 난연성 탄성 등 뛰어난 특성(HDT=175 °C), ,

을 가지고 있어 전기 전자분야를 중심으로 정밀기계부품 자동차부품 등 주로 공업,

용소재로 사용되고 있으며 내열 용으로 수요가 점차 늘어가고 있다Bottle .

유리전이온도가 로 매우 높으며 물성의 온도의존도가 낮다 성형한 경우 치193 , .℃

수안정성도 매우 양호하다 인장항복점의 신장율이 비교적 크기 때문에 변화에 대.

한 회복성 및 내충격성이 뛰어나다 그러나 강산 및 알칼리에는 내성이 약하다 융. .

점 유리전이점이 높은 결정성의 폴리머이지만 깨지기 쉬운 단점이 있다, .

그림그림그림그림 2. Structure of polyarylate2. Structure of polyarylate2. Structure of polyarylate2. Structure of polyarylate

용융중축합법 및 계면중합법에 의해 제조되며 용융중축합법은 디카르본산과 비세페

놀을 고온 용융상태에서 반응시키는 것이다 일반적으로 비스페놀과 칼본산 또는.

비스페놀과 디카르본산의 페닐에스테르를 반응시키는 방법이 사용되고 있다 그러.

나 어느 정도 이상의 중합도에 도달하면 초산 또는 페놀이 이탈하여 이를 제거하는

제조기술 상의 문제점이 있다 계면중합법은 디카르본산디 클라이드와 비스페 놀을.

서로 상용하지 않은 종의 용제에 용해시킨 후 알카리 존재하에 액을 혼합 교반2 , 2

해서 그 계면에서 축합반응을 시키는 방법이다 계면중합은 실온에 가까운 온도에, .

서만 중합이 가능하며 고중합도의 폴리머를 얻기가 쉽다 그러나 기술적으로 중합, .

도의 조정과 부산물로 얻어지는 금속염화물의 분리가 문제이다.

싸이클로 올레핀 공중합체 는 최근에 각광 받고 있는 수지이며 투명도 밀도(COC) , ,

전기적 성질이 우수하다 또한 인장시 파단점에서의 낮은 연신율 강직성 좋HDT, . , ,

은 표면경도 등이 있다 또 높은 순도와 우수한 수증기 투과방지성 낮은 수분흡수. ,

율을 가지며 압줄 사출 블로우 몰딩에서 변형이 적다 내산 내염기성을 가지지만, , .

불포화 탄화수소계 용매에 약한 단점을 가지고 있다 문헌에 나타난 는. COC 1950

년경이었으며 상업화에 성공한 것은 지글라 나타촉매가 개발된 년대이다1980 .

는 에서 생산된다COC Ticona, Mitsui Chemical Industries, Nippon Zeon . Ticona

와 는 와 에틸렌유도체의 공중합으로 만들지만 첨Mitsui dicyclopentadiene(DCPD)

가되는 촉매와 공중합단량체가 다르다 의 경우에는 를 사용하. Nippon Zeon DCPD

여 다른용매와 공중합 단량체를 이용하여 합성된다.

그림그림그림그림 3. Structure of cycioolefin copolymers3. Structure of cycioolefin copolymers3. Structure of cycioolefin copolymers3. Structure of cycioolefin copolymers

그림 의 화학구조를 갖는 는 년 초반에 의 에 의해 공업적4 PC 1950 Bayer H. Schnell

인 연구가 시작되었으며 미국의 사, General Electric , Union Carbide, Allied

구 소련의 와 등에 의하Chemical, Eastman Kodak, O.V.Smrnova G.S.Kolesnkov

여 합성법이 개발되었다 여 종이 넘는 폴리카보네이트 합성법 중. 200 Bisphenol A

를 사용하여 중합하는 방법이 원가와 성능의 경제성 면에서 가장 우수한 것으로 판

명되어 공업적 생산에 이용되고 있으며 년 독일의 사에서 이1959 Bayer Markrolon

라는 상품명으로 최초로 양산 상품화였다 년에 미국 의. 1960 GE(Lexan),

일본 데이진 이데미쯔 등이 연이어 양산에 성공Mobay(MerIon), (Panlite), (Taflon)

제품화하였으며 미쯔비시 가스화학 도 년에 생산을 개시 하였고(lupilon) 1961 , 1975

년 미쯔비시화학 년대 후반에 이르러 이탈리아의 사가 신벳(Novarex), 1970 Anic ,

년 가 로 상업생산을 시작하였다1985 Dow Calibre .

그림그림그림그림 4. Structures of polycarbonates4. Structures of polycarbonates4. Structures of polycarbonates4. Structures of polycarbonates

범용 엔지니어링 플라스틱중 유일하게 투명성을 지니며 내충격성 내열성 타 수지, ,

와의 상용성 등의 우수한 특성을 가지고 있어 전기전자분야 광학기기분야 자동차, ,

분야 건축분야 의료분야 식품용기 및 기타 생활소재 등 광범위한 분야에 사용되, , ,

고 있다 그림 에 응용 예를 나타내었다. 5 .

그런데 이러한 광학용 플라스틱 필름은 지금까지 전량, GE, Teijin, Bayer,

등 외국제품을 수입하여 사용하고 있는 실정이었다Mistubishi .

국내에서는 주 아이컴포넌트에서 최초로 광학용 폴라스틱필름제조기술을 국산화하( )

여 외국제품과 경쟁하고 있는 실정이다 그러나 아직은 사업초기단계로 고급연구인. ,

력 확보가 어려운 상태에서 신제품개발에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다 따라.

서 국내 부품 산업의 발달과 인프라확보 측면에서 적극적인 기술지원이 필요하다, .

그림 폴리카보네이트 필름의 응용분야그림 폴리카보네이트 필름의 응용분야그림 폴리카보네이트 필름의 응용분야그림 폴리카보네이트 필름의 응용분야5.5.5.5.

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

본 과제의 지원기업인 주 아이컴포넌트는 년에 설립된 부품소재전문 벤쳐기업( ) 2000

으로 국내 최초로 광학용 플라스틱필름 생산에 성공한 기업이다 그러나 아직은 시. ,

장에서 안정적인 점유율을 확보하지는 못한 상태이며 기존의 국내에 수입된 외산,

필름들과 힘든 경쟁을 하고 있는 상황이다 따라서 새로운 기술개발이나 제품개발. ,

에 투입하기 위한 고급인력 확보가 어려운 상황이라고 할 수 있다.

본 지원과제는 지원기업의 매출에 직접적으로 도움을 줄 수 있는 내용들을 지원목

표로 설정하였다.

본 과제는 기술지원 목표를 크게 두가지로 설정하였다 첫째는 최근 응용분야가 확.

대되며 시장에서의 제품요구가 증가하고 있는 난연 기능성 압출 필름 둘째는 인쇄,

용으로 가장 많이 쓰이고 있는 엠보 기능성 압출필름 개발로 설정하였다 이를 통.

해 지원기업의 매출을 향상시켜 시장에서 안정적인 점유율을 확보하고 신제품을 통

한 매출을 시현함으로써 지원기업으로 하여금 신제품개발 마인드가 중요하고 지속

적인 제품개발 투자가 수익모델 창출에 필수적이라는 인식을 심어 주어 궁극적으,

로는 국내 부품소재 산업의 국산화와 인프라 구축에 일조하기 위함이 본 과제의 목

표이다.

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333


난연 기능성 필름의 시장규모는 해마다 증가하는 추세에 있다 특히 계속되는 화재.

사고로 인해 건축물이나 가전제품의 내장재로서 난 연제품의 필요성이 대두되면서

수요가 증가하는 추세에 있다.

본 과제에서는 경쟁사 난연 필름의 분석을 통해 특허를 회피하고 최적의 난연제를

선정하고 을 개발하여 난연등급을 획득 하고 양산적용을 통formulation UL94-V0 ,

해 제품 국산화를 시도하였다.


엠보 기능성 필름은 가전제품 헬스 런닝머신 각종 등의 인쇄용 기, , control panel

재 필름으로 가장 많이 쓰이고 있는 제품이다 하지 만 현재 국산화가 이루어지지. ,

않아 전량 제품이 수입되어 사용되고 있는 실정이다 본 과제에서는 경제사 제GE .

품의 패턴 분석 과 엠보싱를 제작을 지원하여 양산제품 개발을 목표로 기술 지원

활동을 하였다.

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111


압출공정압출공정압출공정압출공정1)1)1)1)

용융압출법은 현재 필름 쉬트 파이프 봉 등의 연속적인 제품을 생산할 때 많이, , ,

사용되는 방법이다 용융 압출 은 열가소성수지를 압출기에서 유리. (Melt extrusion)

전 이온도이상의 온도나 용융온도이상의 온도에서 충분히 용융시킨후 룰접촉을 통

해 연속적인 형태 필름 쉬트 봉 등 로 냉각 안정화시킨후 원하는 길이나 폭으로( , , )

제품을 연속 적으로 가공하는 것이다 불로우 성형과는 달리 투명성 광택 결정. , ,

성 강직성 두께편차 등이 좋다, , .

평탄한 필름 생산에서 보통 압줄기가 사용되며 압출기 디자인시 혼화single-screw

성 온도균일성 압력의 일관성 등이 주요 고려 항목이다 압출기는 보통 바렐의 길, , .

이가 이며 높은 회전속도에서도 균일한 을 제공한다27D~33D output .

보통 칼렌더링의를 스텍 과 일반 쉬트압출라인과 가장 구별되는 것은 롤(roU-stack)

의 수와 배열 롤의 길이 및 지름비 가해주는 압력 온도조절 롤 베어링 롤축의, , , , ,

움직임 등이다.

은 룰 조건 온도 압력 머무는 시간 롤간의 회전 속도 등 인자에Polishing stack ( , , , )

의해 생산된 제품의 품질에 영향을 미친다.

특히 내열성 고분자 압출공정은 배럴온도는 까지 올릴 수 있어야 하고 고정450℃

온도는 내에서 유지되어야 한다 그러므로 캐스트 알루미늄 히터는 적절하지±2 .℃

못하며 반드시 고열 합금이나 세라믹 히터로 교체되어야 한다.

실린더 히터는 고르게 온도가 전달될 수 있도록 노출된 금속표면 전체에 열을 가해

야 한다 직접적으로 열이 가해지지 않는 부위는 응고점 의 형성을 막기 위해 고. “ ”

온 절연체로 보강해야 한다.

박막필름의 제조의 연속공정의 발전은 세기말 사진산업의 출연으로부터 시작되었19

다 그 당시에는 공업적인 필름형성기술이 없었으며 고분자과학 또한 걸음마 단계.

였다 용매캐스팅법은 크게 두가지 기술로 발전되어왔는데 훨 이나 큰. (wheel) drum

에 캐스팅하는 방법과 연속의 금속 벨트에 캐스팅하는 방법이 있다 그 두가지는.

현재 연속으로 움직이는 플라스틱 필름에 캐스팅하는 오늘날의 방법까지 여러 가지

가 있다 열가소성 고분자 필름의 생산 압출공정의 발전은 용매캐스팅법의 중요성.

을 감소시켰다 오늘날 용매캐스팅법은 특수한 시장이나 광학용과 같은 높은 수준.

의 필름을 제조하는 특별한 제조방법이다 용매캐스팅법의 장점은 균일한 두께 분.

포 이물 겔 등의 이 적으며 높은 광학적 순도 및 우수한 빛투과율 낮은, , defect , ,

헤이즈 등방 향의 분자배향 낮은 우수한 표면평탄도 표면의 구조 쉽, , retardation, ,

게 조절 가능 열이나 기계적으로 민감한 재료에 용이 높은 용융 온도나 녹지않는, ,

성질의 재료에도 적용 가능 다층의 적층구조도 가 능 등의 장점을 가지고 있다 반, .

면에 담점은 낮은 확산계수로 인해 두께가 마이크론 이상 두께제품은 제조가200

어렵고 높은 제조비 높은 에너지 소비등의 단점을 가지고 있다, , .

그림 은 지원기업의 압출공정 모식도이다 압출 공정은 원료탱크에서 건조기로 원6 .

료 이송 장치로 이동시킨 후 건조기에서 이상에서 시간 동안 수분 미150 °C 2 - 6 ,

세 부유먼지 휘발성 기체 등을 제거한후 중력에 의해 압출기로 수지가 전달된다, .

압출기에서 로 수지를 용융시킨 후 필터에서 미용융물 및 이물을360 400 °C ,〜

제거한 후 다 이 로 이동시킨다 다이에서 나온 용융수지는 냉각 룰에 의해 필(die) .

름의 형태로 냉각이 된다 의 조절은 다이에서 나오는 토출량 필름에. Retardation ,

가해지는 룰의 개수 냉각 롤의 온도 및 비 라인 속도 룰 간격의tension, , (ratio), ,

크기 등의 조합에 의해 조절된다 이 조절된 필름은 에서. Retardation masking unit

보호필름을 부착하고 을 한 후 로 룰의 형태로 최종 제품이, edge trimming winder

얻어 진다.

그림그림그림그림 6. Film Extrusion Processing Scheme 1. Resin transfer system, 2.6. Film Extrusion Processing Scheme 1. Resin transfer system, 2.6. Film Extrusion Processing Scheme 1. Resin transfer system, 2.6. Film Extrusion Processing Scheme 1. Resin transfer system, 2.；；；；

Resinpacking bag, 3. Dryer, 4. Extruder, 5. Die, 6. Cooling roll, 7. MaskingResinpacking bag, 3. Dryer, 4. Extruder, 5. Die, 6. Cooling roll, 7. MaskingResinpacking bag, 3. Dryer, 4. Extruder, 5. Die, 6. Cooling roll, 7. MaskingResinpacking bag, 3. Dryer, 4. Extruder, 5. Die, 6. Cooling roll, 7. Masking

roll, 8. Edge trimming device, 9. Winderroll, 8. Edge trimming device, 9. Winderroll, 8. Edge trimming device, 9. Winderroll, 8. Edge trimming device, 9. Winder

표 은 압출공정조건을 위한 실험조건이다 압출 공정변수로는 수지의 건조 유무1 .

및 수지의 형상 압출기의 용융온도 및 온도 구배 압출기 스크루의 속도 및 회전, ,

수 의 속도 및 압력 냉각룰의 온도 및 룰 간격을 변화시켜가며 압출공, melt pump ,

정을 최적화하였다.

난연필름 물성평가 방법 확립난연필름 물성평가 방법 확립난연필름 물성평가 방법 확립난연필름 물성평가 방법 확립2)2)2)2)

난연 기능성 필름은 화재나 화염에 노출되어도 불이 붙어 번지지 않는 기능을 하는

필름을 의미한다 최근 건축물이나 가전제품의 화재에 대한 안전성이 강조되면서.

난연필름에 대한 수요도 크게 증가하고 있는 추세에 있다 필름의 난연특성은 수지.

의 종류에 따라 달라진다 예를 들어. , polyether sulfone, polyamide, polytetra

등의 수지는 자체 난연특성이 있어 별도의 난연제를 첨fluoro ethylene, polyimide

가하지 않아도 난연 특성을 나타낸다 이에 비해. , polystyrene, PET, cellulose,

등의 수지는 매우 불이 붙기 쉬운 소재로 적절한 난연제를 첨가urethane, acrylics

하여야 난연 특성이 부여되는 특성이 있다.

난연필름의 난연특성은 의 규격에 의해 정해진 방법에 의해 테스트를 하게 된UL94

다 그림 에 난연특성을 테스트하는 규격에 대한 모 식도를 나타내었다 그리고. 7 . ,

표 에서 난연특성을 시행할 때 필요한 요건들을 나타내었다2 .

표 압출공정 조건표 압출공정 조건표 압출공정 조건표 압출공정 조건1.1.1.1.

그림 난연특성 테스트 방법그림 난연특성 테스트 방법그림 난연특성 테스트 방법그림 난연특성 테스트 방법7.7.7.7.

표 난연특성 테스트 조건표 난연특성 테스트 조건표 난연특성 테스트 조건표 난연특성 테스트 조건2.2.2.2.

난연제 선정 및 개발난연제 선정 및 개발난연제 선정 및 개발난연제 선정 및 개발3) formulation3) formulation3) formulation3) formulation

고분자 표면에서 일어나는 응축상 은 대부분의 인(Condensed phase) Mechanism

계 화합물의 연소과정에서 가연성물질과 반응하여 응축된 탄화막을 형성한다 고분.

자 표면에 탄화막을 형성하면 연소에 필요한 산소를 차단하는 효과가 있고 연소에,

필요한 연소공급이 중단되어 난연효과를 나타낸다 또한 탄화막이 이루어질때에 물.

이 형성되어 흡열반응으로 인해 열에너지가 소비되므로 결과적으로 고분자의 연소

가 차단된다.

이밖에도 폴리인산과 같은 물질이 발생되어 고분자표면을 코팅하여 방어막이 형성

되어 난연효과를 나타낸다.

브롬계 난연제브롬계 난연제브롬계 난연제브롬계 난연제(1)(1)(1)(1)

브롬계 난연제의 세계의 수요량은 약 시장규모에서는 약 를 차지하고 있80%, 25%

지만 테트라 브로모비스페놀을 이 제품군에 포함시키면 시장규모 면에서 제 위가1

된다 브롬계 제품은 원료 마이 원료비 면 에서 를 차지하고 있고 미국 및 이. 50%

스라엘 등지에서 안전하게 수입하고 있다 한편 브롬계 난연제의 종류는 다음과 같.

이 기술 할 수 있다.

브롬계 난연제는 테트라 브로모 비스페놀 를 중심으로 다양한 종류가 있다A(TBA) .

지난 년 는 브롬계난연제 브롬화디페닐옥사이드계 난연제 소각시 다이옥신1996 EC ,

을 발생하는 물질이 생성된다고 발표했으며 이로인해 각국에서 문제로 대두 되고

있다 더구나 독일 네델란드에서는 규제를 검토중이다 또한 재료에 첨가하여 사용. , .

하면 연소시에 유독한 연기 및 가 발생하므로 각국에서 규제의 움직임을 피할Gas

수 없을 것으로 보인다 따라서 향후 이를 대체하여 사용할수 있는 난연제가 개발.

되고 발전될 것으로 전망하고 있다.

브롬계 난연제의 난연화 기구로는 우선 고분자물질 연소에 의한 레디칼 발생을 들

수 있다 고분자물질은 연소에 의해 수소가 분리 되어 레디칼이 발생한다 여러종류. .

의 라디칼중 예가 특히 활성이 강하고 연소 전반에 강한 영향을 미치게 된다 이러.

한 난연화 기구를 화학식으로 나타내면 다음과 같다.

또 다른 난연화 기구로는 브롬계 물질의 작용을 들 수 있다.

이 작용은 연소시 브롬계 난연제로부터 발생하는 브롬화수소에 의한 작용으로 브롬

화수소는 연소전반 레디칼을 보충하여 난연작용을 하는 것으로 알려져 있다 이러.

한 난연화 기구를 화학식으로 나타내면 다음과 같다.

브롬계 난연제로는 여러 가지가 있으며 그 중 대표적인 것은 데카브로모디DBDPO(

페닐 옥사이드 이다 이 난연제는 첨가형의 난연 제로 주로 일본에서 수입하고 있) .

으며 최근 사용량은 톤 정도로 추정된다 용도는 폴리7,000 . ABS, HIPS, PP, PBT,

에스테르 폴리카보네이트 나일론등에 이용된다 기기 전기 전자부품 등, , . VTR, OA , ,

에 응용 되고 있다 브롬함유량이 약 이상으로 높고 열 안정성이 매우 양호하. 81%

며 난연 효과가 높아서 대부분 플라스틱에 사용한다 다음으로는 핵사브로, . HBCD(

모시크로도데칸 를 들 수 있다 이 제품 역시 첨가형 난연제로 용도는 주로 발포폴) .

리스틸렌 내충격성폴리스틸렌 수지 우레탄용 등에 이용된다, , ABS , .

이 밖에 테트라브롬비스페놀 를 들 수 있으며 이 제품은 페놀과 아세톤에TBBA( K) ,

의하여 얻어지는 비스페놀 를 브롬화하여 제조되는 것으로 알려져 있다 용도는 페A .

놀수지 에폭시수지 용 등에 이용된다, , PE, PP, PS, ABS, PBT .

이외에 여러 종류의 브롬계 난연제가 개발되어 사용되고 있으며 그 대표적인 제품,

을 표 에 나타내었다3 .

표 브롬계 난연제 종류표 브롬계 난연제 종류표 브롬계 난연제 종류표 브롬계 난연제 종류3.3.3.3.

인계 난연제인계 난연제인계 난연제인계 난연제(2)(2)(2)(2)

최근들어 난연화 기술동향은 인체 안정성 및 환경에 영향이 없는 난연제 개발로 진

행되고 있다 인계 난연제가 사용 의무화에 대한 규제가 강화될 경우 수요가 크게.

증가할 것으로 보인다 특히 아직 폴리우레탄 가공시에 인계난연제 첨가가 상용화.

되지 않아 국내 수요 가 선진국으로 수출하는 제품에만 사용하고 있으나 화재 발,

생시 유독한 연기로 인한 피해를 최소화하기 위한 난연제로 우리나라에서도 인계난

연제의 사용이 증가할 것으로 예상된다.

인계난연제는 다음과 같이 분류할 수 있다.

우선 인산에스테르계 제품을 들 수 있다.

-TCP ( Tricresyl phosphate )

무색 투명하며 약간의 이 냄새가 있고 미미한 형광을 발하는 액체이며 용도Phen , ,

는 난연성 가소제 농업비닐용 가소제 셀룰로오스 계 폐놀수지 등에 이용된, , PVC, ,

다.

인 함유량이 높고 단독으로 난연효과를 나타내지만 기타 난연제와 병용하면 상(P)

승효과를 얻을수 있으며 절연성이 좋으며 내한성이 나쁜 것이 단점임, .

-TREOFOS -65(Triisopropylated phenyl phosphate)

투명 액체이며 제일시바가이기 가 개발한 난연성이 높은 난연가소 제로서 내광안社

정성의 개선효과 및 우수한 항균효과가 있으며 저온에 서 우수한 방지효과가Crack

있다 용도는 용 벽상재 타포린 콘베어벨트 전선 케이블 도료. PVC , , , , , , , Phenol床材

수지의 제조 수지 가공 등에 사용된다 또 난연성 작용유로PCB Laminate , Epoxy .

서 절삭유에도 사용된다.

비점은 인화점 발화점 은 이상이다 함량은 이다413 , ( ) 220 . P 8.1%℃ ℃

-TPP ( Triphenyl phosphite )

무색 액체이며 에서 응고되며 용도로는 안정제(10°C ) PVC (Ba-Cd, Ba-Zn,

와 병용 킬레이트제 폴리에스터 폴리우레탄 알키드 수지의 안정제 산화방Ca-Zn) , , ,

지제 의 열안정제 경화촉진제 윤활유 산화방지제, PVC, ABS, Polyolefin , Epoxy , ,

인계 산화방지제 원료 페놀계 산화 방지제와 병용시 효과는 상승됨, .

다음으로는 함 할로겐 인산에스테르계 제품을 들 수 있다 이 제품 의 특징은 분. 1

자 등에 염소와 인을 함유 상승효과 발휘한다, .

용도는 폴리우레탄 폴리에스테르 에폭시수지 페놀수지 등에 사용한다, , PVC, , .

다음으로는 축합인산에스테르계 제품을 들 수 있으며 비할로겐 축합인산에스테르, ,

함할로겐 축합인산에스테르가 있는데 최근 신장률이 향상되고 있다.

마지막으로 폴리인산계제품을 들 수 있으며 이 제품군에는 폴리인 산암모늄 폴리, ,

클로로 포스페이트가 포함된다.

무기계 난연제무기계 난연제무기계 난연제무기계 난연제(3)(3)(3)(3)

무기계 난연제는 수량면이나 금액면에서는 가장 큰 부류에 속한다 제품으로는 수.

산화알루미늄계 안티몬계 수산화마그네슘계 붕산아연 지르코늄계 기타 몰라브, , , , ,

덴계 주석계 제품이 있다, .

무기계난연제는 다음과 같이 구분될 수 있다.

수산화알루미늄-

수산화알루미늄은 의 결정수가 까지 단계적으로 이루어지며 대량의3mol 160~220°C

열량을 흡수하기 위해 플라스틱이나 고무의 착화 연소를 방지하고 전기특성 기계, ,

특성 내열 내후성등이 잘조화된 성 능을 발휘 하지 만 폴리프로필렌 고밀도의, , , ,

폴리에칠렌의 배합계에서 발포현상을 일으켜 양호한 품질의 성형품을 얻기가 쉽지

않은 결점이 있다.

수산화마그네슘- (Mg(OH)2)

수산화마그네슘은 결정수가 수지의 발화온도에서 물이 잘 발생하고340 ~ 430℃

발포현상을 일으키지 않는다 일반난연제는 연소시 악취를 동반하거나 다량의 할로. ,

겐계 가스를 발생시키고 장치를 부식 시킨다 하지만 이 제품은 위생상의 유해한.

문제점을 해결할수 있다 따라서 결점이 없는 이상적인 난연제로 이용되고 있다 특. .

징은 다음 과 같다.

무독성 난연제이다1) .

독성가스 및 연기의 발생을 억제한다2) .

내아크성 내크리프성을 향상시켜준다3) , .

충진제로서 기능을 갖는다4) .

성형기 및 금형부식이 없다5) .

이제품은 페놀 멜라민 등에 폭넓게 사용하고 있다, , PVC, PE, PP .

삼산화안티몬- (Sb2O3)

안티몬 금속으로 산화하여 제조하는 것으로 안티몬금속은 가장 오래된 금속중의 하

나로 고대 이집트에서 광석인 휘안광이 의약품 및 화장품에 쓰였고 금속은 동제품,

의 코팅재료로서 사용되었다고 하는 기록이 있다.

한편 광석인 휘안광은 태평양연안 국가에서 주로 많이 생산되고 있으며 주요국가,

는 중국 태국 남미 볼리비아 멕시코 프랑스 등지에서 집중적으로 매장되어 있, , , , ,

다 란 단어는 그리이스어의 와 가 합쳐서 된 것으로 결코 단. Antimony Anti Monos

독으로 나타나지 않는 금속이란 의미를 가지고 있다 안티몬금속은 휘안광. (Stibnite

Sb2S3 을 철 탄산소다 황산소다 등과 용해하여 제련하면 안티몬금속이 된다 안티) , , .

모니는 세기경부터 납과 합금을 통해 인쇄활자로 쓰이기 시작했고 세기에 들15 , 16

어 안티몬 소비는 산업화에 의해 급속하게 늘어나게 되었고 전시에는 탄환용 합금,

과 난연제 수요등 군사적 인 목적에 의해 수요가 증가하게 되었다 그러나 현재는.

고분자의 유화산업의 발달로 난연제의 최대 수요처가 되었다 안티몬 금속을 적합.

한온도 에서 특수한 산화로를 갖추고 산화하면 휘발성인 삼산화안티(500 1,000 )℃〜

몬이 생성된다 생성된 삼산화안티몬을 등으로 포집하여 제조할수 있다. Bag filter .

이제품은 등의 합성수지의 난연보조제로 쓰인다PVC, ABS, PS, PP, PE .

삼산화안티몬의 난연상승 효과 및 난연화 기구는 오랫동안의 연구를 통해 밝혀졌

다.

브롬계 난연제와 무기계 난연제인 삼산화안티몬과의 첨가 형식의 난연 상승효과의

난연화 기구는 다음과 같다.

Sb2O3는 할로겐계 난연제의 난연조제로서 일반적으로 사용되고 있으며 그 난연조

제는 다음과 같이 설명된다

이 반응을 전체로 통합하여 보면 다음과 같다.

와 마의 원자비는 이지만Sb 1/3 Sb2O3와 과의 중량비로 바꾸면 이 된다Br 1/1.6 .

가령 브롬함량이 의 난연제를 사용하였다면 난연제 에 대하여50% 100 Sb2O3의 양

은 약 이 된다30 .

실제로 이용하는 Sb2O3의 양은 조건에 의해 달라진다.

오산화안티몬- (Sb2O5)

오산화안티몬의 분말 은 투명을 요구하는 와 각종수지에 첨가시켜 난연성Type PVC

을 부여하는 난연조제이고 액상의 수용성 콜로이드 오산화안티몬은 부직포 및 섬,

유에 난연화하기가 용이하며 난연성이 우수한 무독성제품으로 알려져 있다.

본 과제의 지원기업의 경우 압출방법을 사용하여 필름을 제조하고 있으며 난연효,

과를 부여하기 위해 복잡한 난연제 을 사 용할 경우 실제 제품화하기에formulation ,

는 단가가 비싸지는 문제점이 생기고 압출공정 조건도 많은 변화를 수반해야 하기,

때문에 가능하면 간단 한 난연제 을 개발하는 것이 유리할 것으로 생각, formulation

되었다.

그리고 난연제를 새로이 합성을 통해 개발하는 것은 처음부터 배제 하였다 이유는, .

지금까지 개발되어 상업화된 난연제를 구할 수 있고 합성을 통해 새로운 난연제를,

개발하는 것은 너무나 많은 시간이 소요되기 때문이다.

따라서 본 지원사업에서는 상업화된 난연제를 구입 하여 우선 난연특성을 파악하고

가장 난연효과가 우수한 난연제를 선정한다 난연제가 선정되면 난연 테스트를 통.

해 등급의 난연효과가 나오도록 난연제 함량을 변화시켜 가면서 테스트UL94 V-0

하여 최적의 난연효과를 얻는 을 확립할 수 있도록 기술지원을 실 시formulation

하였다.

난연제를 선정하기 위해 대표적인 인계 난연제와 브롬계 난연제를 사용하여 테스트

를 실시하였다 테스트 결과 지원기업에서 생산하고 있는 압출 폴리카보네이트 필.

름에는 인계 난연제 보다는 브롬계 난연제가 훨씬 더 효과적이라는 결과를 얻을 수

있었다 이 테스트는 한국과학기술연구원에 설치되어 있는. twin ext ruder (PRISM

사의 직경 를 사용하여 컴파운딩 테스트를 실시하였으며TSE-16 model, 16mm ) ,

컴파운딩된 레진을 를 사용하여 를 제조하여pelletizer pel let hot press

사 를 사용하여 일정한 두께의 필름을 제조하여 테스(Tetrahedron MTP-14 model)

트를 진행하였다.

제조된 필름 샘플을 실험실에서 간이로 설치한 버너등을 이용하여 난연 특성을 직

접 테스트 하였다 브롬계 난연제는 국산업체에서 제조된 제품 종과 일본 제품. 2 2

종을 선정 구입하여 테스트를 진행하였다 테스트 결과 난연제 종류에 따른 난연. ,

특성은 커다란 차이가 발생하지는 않았다 그런데 필름의 두께가 증가할수록 난연. ,

제의 효과가 커지는 현상을 발견할 수 있었다 즉 같은 수준의 난연효과를 부여할. ,

경우 필름 두께가 증가할수록 적은양의 난연제를 첨가하면 된다는 것이다.

따라서 이 부분을 보다 정밀하게 입증하기 위해 난연제 함량을 변화시켜가며 서로,

다른 두께의 필름을 제조하여 난연 특성을 평가하였다 난연제를 폴리카보네이트.

대비 를 각각 첨가하여 를 사용하여5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% twin extruder

컴파운딩을 실시하였다 압출기 배럴온도는 도 이었으며 부분의 온도는. 270 feeding

도를 유지하였다 이렇게 각각의 함량별로 컴파운딩된 레진을 를 이용200 . pelletizer

하여 을 제조하여 를 통하여 두께별로 필름을 제조하였다 두께는pel let hot press .

의 필름을 제조하여 난연 특성을 평가하였다0.2, 0.5, 0.8, 1.0mm .

테스트 결과 두께의 필름인 경우 난연제가 첨가된 경우 충분한 수, 1.0mm 10mm

준의 난연 효과가 나타남을 확인하였다 그리고 두께의 필름인 경우. , 0.8mm 15%

이상 난연제가 첨가되어야 등급 수준의 난연효과가 나타남을 확인하였다 두께V-0 .

필름인 경우 이상 난 연제가 첨가되어야 충분한 난연효과가 나타났으0.5mm 20%

며 두께의 필름인 경우 이상 난연제가 첨가되어야 등급 수준의, 0.2mm 25% V-0

난연효과가 나타남을 확인하였다.

난연 효과만을 평가하였을 경우 가지 난연제 모두 비슷한 난연 특성을 나타내었4

다 따라서 난연특성만을 평가할 경우 국산 제품이나 일본 제품이나 큰 차이는 나.

타나지 않음을 확인할 수 있었다.

그러나 폴리카보네이트 수지에 난연제를 첨가하는 경우 양산 압출 공정시 압출 조,

건에 커다란 영향을 미쳐서는 곤란하고 수지 고유의 물성을 저하기키지 않아야 한

다 그런데 국산 난연제품의 경우 폴리카보네이트 수지의 장점중의 하나인 내열성. ,

을 저하시키는 것이 확인 되었다 측정결과 폴리카보네이트 유리전이온도를. DSC

도 이상 저하시키는 것으로 확인되었다10 .

반면에 일본 난연제품을 첨가하였을 경우에는 유리전이온도 저하가 발생하지 않음

을 확인할 수 있었다.

이 결과를 바탕으로 압출 공정 테스트는 일본 난연제품만을 사용하여 진행하였다.

현재 국내시장에서 주로 판매되고 있는 난연제품의 경우 두께가 와GE 0.25mm

제품이 주를 이루고 있으며 따라서 난연 등급은 적어도 이상부터0.5mm , 0.2mm

획득해야 제품 경쟁력이 생기기 때문에 난연제 컴파운딩 시 난연제 함량은 이25%

상으로 첨가량을 확 정하였다.

난연제는 일본제품 가지를 구매하여 사용하였으며 컴파운딩은 국내 사사에 의뢰2 ,

하여 진행하였다 이를 위해 수차례 하사를 방문하여 소량 테스트를 진행하여 컴파.

운딩 조건을 확립하였다.

압출 공정 테스트시 현재 지원기업에서 보유하고 있는 압출기는 시간당 토출량이

이상으로 압출 테스트시 배럴온도 냉각룰 온도 스크류 회전수 룰간 압력350kg , , ,

등의 공정조건을 변화시켜 가면서 충분한 테스트를 위해서는 적어도 톤 이상의 컴2

파운딩 수지가 필요하였다.

일본 난연제품 가지를 이용하여 각각 톤의 컴파운딩 레진을 산사에 의뢰하여 제2 4

조하였다 그런데 이중 한 제품을 컴파운딩한 레진의 경우 압출 조건이 불안정하여. ,

압출 공정을 확립할 수 없었다 압출시 토출되는 레진의 흐름 특성이 매우 불안정.

하였으며 표면 관찰 결과 표면에 미세 이 관찰되어 제품으로 개발할 수 없, defect

는 것으로 최종 판단되었다 따라서 난연제는 일본 사 난연제만을 사용하기로 최. , T

종 결정하였다.

최종적으로 선정된 난연제의 화학구조는 그림 에 나타내었으며 기본적인 물성은8 ,

표 에 나타내었다4 .

그림 난연제 화학 구조그림 난연제 화학 구조그림 난연제 화학 구조그림 난연제 화학 구조8.8.8.8.

표 난연제 기본 물성표 난연제 기본 물성표 난연제 기본 물성표 난연제 기본 물성4.4.4.4.

난연 필름 압출 공정 개발4)

난연 필름의 양산을 위한 압출 공정 조건 확립을 위한 기술지원 활동을 시행 하였

다 등급을 확보하기 위해서는 상당히 많은 양의 난연제가 첨가되어야. UL94 V-0

한다 이 때문에 일반적으로 폴리카보네이트를 압출하면서 를 사용하여. side feeder

마스터 배치를 투입하듯이 난연제를 직접 투입하게 되면 효과가 충분하지mixing

않기 때문에 압출시 수지의 흐름이 불안정해지기 때문에 양산이 불가능하게 된 다.

따라서 우선은 폴리카보네이트에 난연제를 컴파운딩 방법을 사용하여 형태, pellet

의 수지를 제조하는 방법을 선택하였다 이를 위해 국내 자사와 공동으로 컴파운딩.

을 개발하였다formulation .

컴파운딩 후 제조된 수지의 흐름지수를 도 정도의 수준으로 맞추어5-6(300 , 1.2kg)

야 쉬트나 필름형태의 압출이 가능하게 된다 일반적으로 난연제등의 첨가제가 수.

지에 혼합되면 수지의 흐름성이 커져서 흐름지수가 증가하게 된다 따라서 난연제. ,

가 첨가되지 않은 폴리카보네이트의 흐름지수는 컴파운딩 후 목표로 하는 흐base

름지수에 비해 상당히 낮아야 한다 이를 위해 소량 사용하는 를 통해 테스트. mixer

를 진행하여 정도의 흐름지수를 갖는 폴리카보네이트 수지를 사용하면2-3 25%

정도의 난연제를 첨가하였을 경우 최종적으로 정도의 흐름지수가 얻어진다는5-6

사실을 확인할 수 있었다.

현재 국내에서 생산되고 있는 폴리카보네이트 수지 제품 중에 흐름 지수가 정2-3

도인 제품은 삼양사에서 생산되어 판매되고 있음을 확인 할 수 있었다 이 폴리카.

보네이트 제품을 사용하여 컴파운딩을 실시하였으며 컴파운딩시 압출 후공정시 흐,

름성을 배가시키기 위해 의 이형제를 첨가하였다1000ppm .

이렇게 컴파운딩 된 수지를 사용하여 양산 압출공정 조건을 확립시키기 위한 압출

테스트를 수차례 실시하였다.

테스트를 통해서 최적의 양산 압출 공정 조건을 확립할 수 있었으며 확립된 압출,

공정 조건을 표 에 나타내었다5 .

양산 개발된 제품은 난연 투명 등급 제품인 와 난연 불투명 블랙 제품CFC grade

인 로서 개발된 제품의 와 중금속 물질이 함유되지 않음을CFB grade spec, sheet

인증하는 공인 시험 인증서 난연 등급 인증서 그리고 수출이 가능하도록, V-0 UL ,

중금속 물질이 함유되지 않음을 인증하는 영문 공인 시험 인증서등 판매에 필요한

인증을 모두 획득 하였다.

그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서9. (CFB)9. (CFB)9. (CFB)9. (CFB)

그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서그림 난연 제품 중금속 함유량 공인시험 인증서10. (CFC)10. (CFC)10. (CFC)10. (CFC)

그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서11. (CFB)11. (CFB)11. (CFB)11. (CFB)

그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서그림 난연제품 중금속 함유량 영문 공인시험 인증서12. (CFC)12. (CFC)12. (CFC)12. (CFC)

그림 난연제품그림 난연제품그림 난연제품그림 난연제품13. (CFC500) specification data sheet.13. (CFC500) specification data sheet.13. (CFC500) specification data sheet.13. (CFC500) specification data sheet.

그림 난연제품그림 난연제품그림 난연제품그림 난연제품13. (CFB500) specification data sheet.13. (CFB500) specification data sheet.13. (CFB500) specification data sheet.13. (CFB500) specification data sheet.

그림 인증내역서그림 인증내역서그림 인증내역서그림 인증내역서15. UL94 V-015. UL94 V-015. UL94 V-015. UL94 V-0


엠보필름 시장동향 파악엠보필름 시장동향 파악엠보필름 시장동향 파악엠보필름 시장동향 파악1)1)1)1)

엠보 폴리카보네이트필름은 주로 인쇄용 필름으로 사용되고 있는 제품으로 냉장고,

세탁기등 가전제품 이나 헬스기구의 컴퓨control panel name plate, control panel,

터 등의 용도로 널리 쓰이고 있는 제품이다 시장규모는 투명이나 난연name plate .

제품에 비해 훨씬 크게 형성되어 있는 것으로 알려져 있다 세계시장에서 가장 크.

게 형성되어 있는 중국시장에서의 폴리카보네이트 필름의 시장규모를 표 에 나타5

내었다 그리고 폴리카보네이트 제품별 비중을 표 에 나타내었다. , 6 .

현재 국내에서 폴리카보네이트 필름과 쉬트를 생산하는 업체는 세화 폴리텍 바이,

엘 세원 태광유택등이 있으나 기술이나 품질면에서 아직은 엠보필름을 제조하지, ,

못하고 있는 실정이다 따라서 국내에서는 전량 외국 엠보필름을 수입하여 사용하. ,

고 있으며 제품이 가장 높은 시장 점유율을 유지하고 있는 실정이다, GE .

본 과제에서는 엠보 폴리카보네이트 필름의 국산화를 목표로 하여 기술지원을 실시

하였다 우선 경쟁사 타켓제품인 엠보제품 제품명 을 입수하여 엠보 패턴. GE ( 8B35)

을 분석하고 이를 생산할 수 있는 압출 기용 냉각롤을 가공할 수 있는 업체를 수,

배하고 테스트를 실시하여 검증 작업을 통해 냉각롤 가공업체를 선정하여 지원기업

이 보유하고 있는 압출기에 적용할 수 있는 엠보패턴 냉각롤을 제작하여 엠보 필

룸의 국산화를 위한 기술지원 활동을 실시하였다.

표 폴리카보네이트 필름 중국 시장 규모표 폴리카보네이트 필름 중국 시장 규모표 폴리카보네이트 필름 중국 시장 규모표 폴리카보네이트 필름 중국 시장 규모6.6.6.6.

표 폴리카보네이트 제품별 비중표 폴리카보네이트 제품별 비중표 폴리카보네이트 제품별 비중표 폴리카보네이트 제품별 비중6.6.6.6.

경쟁사 엠보 필름 제품 분석경쟁사 엠보 필름 제품 분석경쟁사 엠보 필름 제품 분석경쟁사 엠보 필름 제품 분석2)2)2)2)

현재 국내에 수입되어 판매되고 있는 엠보 필름은 제품이 압도 적으로 우세한GE

시장점유율을 가지고 있으며 최근에 중국내 압출필름 제조업체인 에서 제, Longhua

조한 엠보 제품이 저가 전략으로 일부 시 장을 잠식해 가고 있는 실정이다.

본 과제에서는 우선 이들 경쟁사 제품을 입수하여 분석을 실시하였다 용제 테스트.

결과 용제에 녹지 않는 성분이 전혀 발견되지 않음을 확인하였다 따라서 별도의. ,

무기 첨가제를 사용하지 않고 물리 적인 방법을 통해 패턴을 형성시켜 엠보 효과를

부여한 것으로 판단 할 수 있다 이에 따라 경쟁사 제품 패턴 분석을 실시하였으며. ,

패턴 분석은 차원 조도 측정기를 사용하였으며 주 가 보유하고 있는 장비를3 , ( )SKC

사용하여 측정을 실시하였다.

엠보 필름은 엠보 패턴의 조도에 따라 로 구분된다Velvet, Matte, Fine matte .

이 가장 거칠고 가 가장 고운 패턴을 가지고 있다 현재 가장 많Velvet Fine matte .

이 쓰이고 있는 제품은 한면이 이고 반대면이 인 제품이다 우선 와Velvet Matte . GE

엠보제품 를 입수하여 차원 조도 측정기를 사용하여 표면Longhua (Velvet/Matte) 3

조도를 측정하였다 그림 에서 제품의 표면조도를 나타내었고 그림. 16, 17 GE , 18,

에서 제품의 표면조도를 나타내었다19 Longhua .

그림에서 보는 바와 같이 제품의 면의 제품의 면과 매우Longhua Velvet GE Velvet

유사한 표면조도를 가지고 있으나 제품의 면은 제품의 면에, Longhua Matte GE Matte

비해 산의 수가 적고 높이도 낮으면서 고르지 못하다는 사실을 발견하였다 실제.

인쇄업체에서 엠보 제품을 사용할 경우 통상적으로 면 쪽에 인쇄공정을 실시Matte

하는 것이 일반적이다.

그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상16. GE Velvet 3 .16. GE Velvet 3 .16. GE Velvet 3 .16. GE Velvet 3 .

표면이 거친 면 쪽에는 인쇄공정을 실시하지 않기 때문에 조도가 조금 달라Velvet

도 사용하는 데 전혀 문제가 없기 때문이다 그런데 제품의 경우. , Longhua Velvet

면의 조도가 제품과는 달라서 같은 조건에서 인쇄공정을 실시할 경우 미세 인쇄GE

시 해상도가 떨어지며 인쇄잉크가 필름표면에 고르게 침투되지 않는 문제가 발생,

하여 시장에서 외면받고 있는 실정이다 이 이유는 초기에 제품에 대해 인쇄잉. GE

크의 농도 용제등이 최적화 되어있고 인쇄공정 조건도 제품에 최적화 되어 있, , GE

기 때문이다.

그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상17.GE Matte 3 .17.GE Matte 3 .17.GE Matte 3 .17.GE Matte 3 .

따라서 엠보제품을 개발하더라도 제품과 동일한 조도를 갖지 않으면 시장 진, GE

입이 어렵다는 결론에 도달하였다.

그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상18.Longhua Velvet 3 .18.Longhua Velvet 3 .18.Longhua Velvet 3 .18.Longhua Velvet 3 .

그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보제품 면 차원 표면조도 형상19.Longhua Matte 3 .19.Longhua Matte 3 .19.Longhua Matte 3 .19.Longhua Matte 3 .

엠보 제작엠보 제작엠보 제작엠보 제작3) roll3) roll3) roll3) roll

일반적으로 필름표면에 엠보싱 효과를 주는 방법은 크게 코팅에 의한 방법과 압출

시 물리적인 방법 이렇게 두가지로 나눌 수 있다.

우선 코팅에 의한 방법은 주로 유기용제를 사용하여 필름 표면에 미세한 부식효과

를 부여하는 원리를 사용하는 방법이다 이 방법은 주로 코팅액을 부여한 후 경. UV

화방식을 사용한다 이 방법은 경화시 가열이 필요없으므로 내열성이 약한 플라스.

틱기재의 코팅재료로서 널 리 사용되고있다 종래의 경화형 유기하드코팅제는 가. UV

교 및 경화 반응시 코팅제 자체의 수축이 발생하는 경화수축으로 기재에 밀착성이

떨어지며 기재 자체에 응력이 남게 된다 특히 광학용에 사용되는 박막필름 기재의.

경우 경화수축으로 변형이 발생하여 기재의 광학특성에 악영향을 기치게 된다.

이에 비해 폴리실록산이 대표적인 열경화형 무기계재료는 유기재료 와는 달리 강

성 경도 내마모성 내후성이 유리한 코팅제이다 무기계 코팅재 제조시 주로 솔, , , . -

겔 반응이 이용되며 금속 알곡사이드를 가수분해 중축합함으로써 메탈옥산올리 고, ,

마를 경유하여 비교적 저온의 가교 및 경화가 진행되어 박막코팅 층을 형성하는 방

법이 실용화 되었다 그러나 근처의 가열프로세스를 필요로 하며 중축합반. 100°C

응시 유기관능기가 떨어져나가는 축합반응이 발생하여 후막화는 곤란한 단점이 있

다.

최근에는 이러한 단점을 보완하기 위해 유기계 하드코팅제와 무기계 하드코팅제의

단점을 보완한 경화형 유기 무기 하이드브리드형 코팅제를 제안하였다 그러나UV / .

유기 성분과 무기 성분은 통상 상호 용 해성이 큰 차이때문에 분자레벨에서의 상용

성을 얻기란 힘들다.

통상적으로 사용하는 유기용제 코팅방법에는 방법 방법roll coating , knife coating ,

방법 방법등 여러 가 지 코팅방법이 있다spray coating , dip coating . roll coating

방법은 주로 얇은 필름에 적용하는 방법으로 연속공정이 가능하다는 장점이 있다.

반면에 이나 의 경우 두꺼운 쉬트형태의 기재에 코팅을spray coating dip coating

하는 방법으로 연속공정 은 불가능하나 코팅 시적은 코팅액으로 코팅을 진행 할,

수 있다는 장점이 있다.

본 지원과제의 경우에서는 코팅방법을 사용할 경우 추가적인 설비투자가 필수적이

기 때문에 아직은 매출규모가 작은 지원기업 입장에서는 시도하기가 매우 어려운

상황이기 때문에 현재 보유하고 있는 압출기의 만을 교체하여 시도할 수 있는, roll

물리적인 방법을 사용하기로 결정하였다 이를 위해서 엠보 을 제작할 수 있는. roll

업체를 수배하였으며 일본과 독일 제작업체를 접촉하여 제작을 시도 하였다, roll roll .

그런데 일본업체의 경우 제품과 동일한 엠보 패턴을 만들기는 힘들거라는 판단, GE

을 하여 중도에 포기하여 독일업체에게 엠보 제작을 의뢰하였다roll .

그림 과 에서 차로 제작된 엠보 을 사용하여 압출된 시제품 필름의 표20 21 1 roll

면조도를 나타내었다 그림에서 보는 바와 같이 면 과 면 모두 제품. Velvet Matte GE

과는 차이가 있었으며 특히 면의 경우는 차이가 너무 심하여 도저히 제품에, Matte

적용할 수 없는 수준임이 판명되었다.

그림 엠보롤을 이용한 시제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보롤을 이용한 시제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보롤을 이용한 시제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보롤을 이용한 시제품 면 차원 표면조도 형상20. Velvet 3 .20. Velvet 3 .20. Velvet 3 .20. Velvet 3 .

엠보 가공시 많은 비용과 시간이 소비되기 때문에 제품의 품질에 큰 영향을 미roll

치지 않는 면의 경우는 제작된 을 그대로 사용하여도 무방하다는 시장의Velvet roll

평가를 바탕으로 그대로 양산 제품에 적용하기로 지원기업에서 결정하였다 그러나. ,

면의 경우에 는 제품에 비해 산의 수가 턱없이 모자라고 높이도 부족하여Matte GE

재가공을 의뢰하기로 하였다.

그림 엠보룰을 이용한 차 시제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보룰을 이용한 차 시제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보룰을 이용한 차 시제품 면 차원 표면조도 형상그림 엠보룰을 이용한 차 시제품 면 차원 표면조도 형상21. 1 Matte 3 .21. 1 Matte 3 .21. 1 Matte 3 .21. 1 Matte 3 .

그림 에서 차로 가공된 엠보 을 사용하여 제조된 시제품 필름의 표면조도를22 2 roll

나타내었다 차 가공된 엠보 에 비해 산의 수가 크게 증가하였으나 제품에. 1 roll , GE

비해 크게 모자란 수준이었으며 요철의 높이가 균일하지 않아 인쇄 테스트시 해상

도가 떨어지고 인쇄잉크가 고르게 침투되지 않는 문제점이 발생하였다 따라서 양. ,

산 제품에 적용하는 것은 불가능하다고 판단하여 엠보 제작업체에 다시 을roll roll

보내서 재가공을 의뢰하였다.


그림 에서는 차로 가공된 엠보 을 사용하여 제조된 시제품 필름의 표면 조도23 3 roll

를 나타내었다 그림에서 보는 바와 같이 차 제품에 비해 요철 산의 수가 크게 증. 2

가하였으며 요철의 높이도 상당히 균일해 졌음을 알 수 있다 이 엠보 을 사용, . roll

하여 제조된 필름을 이용하여 인쇄공정 테스트를 실시한 결과 제품과 동일한 인GE

쇄 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다 지원기업에서는 이 을 사용하여 양산 제. roll

품 개발을 시도하기로 결정하였다.


엠보 필름 압출공정 개발엠보 필름 압출공정 개발엠보 필름 압출공정 개발엠보 필름 압출공정 개발4)4)4)4)

엠보 필름의 압출공정을 개발하기 위해 패턴 엠보 과 패턴 엠보Velvet roll Matte

간의 압력 각각의 온도 압출시 스크류 회전수 간 간격 부분roll , roll , , roll , feeding

온도 배럴 온도 회전수 압출다이의 온, zone , melt pump , screen changer mesh,

도등 공정조건들을 변화시켜 가며 압출 테스트를 진행하여 양산공정 조건을 확립하

였다 표 에 이렇게 테스트를 통해 확립된 압출 조건을 나타내었다. 7 .

표 엠보 필름 양산 공정 조건표 엠보 필름 양산 공정 조건표 엠보 필름 양산 공정 조건표 엠보 필름 양산 공정 조건7.7.7.7.

매출 기여매출 기여매출 기여매출 기여3.3.3.3.

본 과제 지원기업인 주 아이컴포넌트는 년 설립된 벤쳐기업으로서 국내에서( ) 2000

처음으로 광학용 필름을 양산하는데 성공하였다 그러나 경쟁사인 일본이나 미PC . ,

국업체에 비해 제품종류가 다양하지 않고 품질이 불안정하여 매출이 부진한 상태였

다.

본 과제를 수행하기 이전에는 신제품 개발에 투입할 고급연구인력이 부족하여 제품

개발에 어려움이 많았으나 본 과제를 통해 기능성 난연 제품을 개발하여 억원 이, 2

상의 매출을 달성하였으며 기능성 엠보제품도 개발이 되어 매출에 기여하고 있으,

며 제품군을 다양화 하는 계기도 마련 할 수 있었다.

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

수행방법수행방법수행방법수행방법1.1.1.1.

본 지원과제는 파견연구원이 주 일 이상 상주 파견하여 지원활동을 수행하였다 지4 .

원초기에는 지원기업의 현장사원들이 외부 파견인력의 상주 활동에 대해 활동성과

에 대해 확신을 갖지 못하고 거부감도 일부 가지고 있었다 그러나 상주하며 현장. ,

밀착지원을 수행하면서 지원기업 직원들과 신뢰를 쌓을 수 있었고 지원기업의 최,

고경영자와 기술책임자의 전폭적인 지지를 바탕으로 성과를 낼 수 있었다.

본 과제와 같은 중소기업 지원과제는 단순한 지식이나 정보만을 전달해서는 지원효

과를 극대화 할 수 없고 연구원이 상주 파견되어 현장에 밀착하여 지원하여야 기,

업이 실제로 원하고 있고 부족한 부분을 지원할 수 있고 실질적인 성과를 도출 할,

수 있다고 생각된다.

지적재산권 확보지적재산권 확보지적재산권 확보지적재산권 확보2.2.2.2.

기업의 지적재산권 확보의 중요성은 갈수록 강조되고 있는 것이 현실이다 그러나. ,

지원기업에는 별도의 지적재산권을 담당하는 인력이 없는 상태였다 본 과제를 수.

행하면서 기술특허 건을 출원하였다 이 특허 출원서 작성작업을 지원기업의 연구2 .

원과 공동으로 진행하였다.

이 작업을 통해 지적재산권의 중요성을 상기시킬 수 있었고 더불어 지원기업의 연,

구원의 수준이 향상되는 효과를 얻을 수 있었다 출원된 특허 는 코팅기술 디스플. (

레이용 투명필름의 하드코팅방법 및 그 장치 과 공정기술 열수축율, 2003-77416) (

이 낮은 디스플레이 패널용 투명필름의 제조방법 에 관련된 것으로, 2004-17781)

국내특허출원을 완료하였다.

기타 지원활동기타 지원활동기타 지원활동기타 지원활동3.3.3.3.

지원기업과 공동으로 추계 고분자 학회에서 논문을 발표하였다 이것을 통해2003 .

지원기업 기술 관계자들과 국내 고분자 기술 및 필름 전문가들의 교류를 주선 지원

하여 기술인맥이 형성될 수 있도록 지원하였다.

년 월 일부터 일에는 행사가2003 12 1 5 17th International Exhibition on Plastics

중국 베이징에서 개최되었는데 지원기업의 기술담당자 와 파견연구원이 동행하여,

신기술 정보 입수 및 기술 마케팅 지원활동을 하였다 그리고 년 월 일부. , 2004 1 9

터 일에는 독일의 사와 사를 지원기업 기술담당자와 함께 방문하14 ADPHOS BASF

여 쉬트압출용 열처리 장비 개발관련하여 기술지원을 실시하였다 그리고NIR . ,

년 월 일부터 월 일에는 파견 연구원이 지원기업의 마케팅 담당자와 함께2004 3 2 3 4

중국의 천진과 청도를 방문하여 핸드폰 보호창용 폴리카보네이트 쉬트를 사용하여

모토를라 노키아등 주요 핸드폰 업체에 납품 중인 선경전자등 현지 업, IMD Tech,

체를 방문하여 기술 마케팅 지원활동을 실시하여 지원기업이 수출실적을 올릴 수

있도록 지원활동을 활발히 실시하였다.

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론3333

본 과제 지원기업인 주 아이컴포넌트는 년 설립된 벤쳐기업으로서 국내에서( ) 2000

처음으로 광학용 필름을 양산하는데 성공하였다 그러나 경쟁사인 일본의 미쯔PC . ,

비시 테이진등 이나 미국업체인 등에 비해 제품종류가 다양하지 않고 품질이, GE

불안정하여 매출이 부진한 상태였다 본 과제를 수행하면서 공정이 확립되어. Q.C.

품질이 안정화 되면서 매출이 발생하기 시작하였으며 수출도 가능하게 되었다, .

지원기업의 경우 신제품 개발에 투입할 고급 연구 인력이 부족하여 제품개발에 어

려움이 많았으나 본 과제를 통해 기능성 난연 제품과 엠보제품을 개발하여 억원, 2

이상의 매출을 초기 매출을 달성하고 지속적으로 매출 증가하는 주세에 있으며 제,

출품을 다양화 하는 계기도 마련할 수 있었다.

본 지원과제는 파견연구원이 주 일 이상 상주 파견하여 지원활동을 수행하였다 지4 .

원초기에는 지원기업의 현장사원들이 외부 파견인력의 상 주 활동에 대해 활동성과

에 대해 확신을 갖지 못하고 거부감도 일부 가지고 있었다 그러나 상주하며 현장. ,

밀착지원을 수행하면서 지원기업 직원들과 신뢰를 쌓을 수 있었고 지원기업의 최,

고경영자와 기술책임자의 전폭적인 지지를 바탕으로 성과를 낼 수 있었다.

본 과제와 같은 중소기업 지원과제는 단순한 지식이나 정보만을 전달해서는 지원효

과를 극대화 할 수 없고 연구원이 상주 파견되어 현장에 밀착하여 지원하여야 기,

업이 실제로 원하고 있고 필요한 부분을 지원할 수 있고 실질적인 성과를 도출 할,

수 있다고 생각된다.

주 의

이 보고서는 산업자원부에서 시행한 부품 소재종합1. ㆍ

기술지원 사업의 기술지원 보고서입니다.

이 보고서 내용을 발표하는 때에는 반드시 산업자원2.

부에서 시행한 부품 소재종합기술지원사업의 지원결과ㆍ

임을 밝혀야 합니다.

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ITFIND - 난연 및 엠보 기능성 플라스틱 압축 필름 기술 지원 · 2012-01-25 · 본과제의지원기업인 주아이컴포( ) 2000넌트는 년에설립된부품소재전문벤쳐기업