제3장 고기능 필름, 고기능성 폴리머의 주목 기술, 시장동향, 장례예측 (6) Arkema의 polyimide계 elastomer

[YDfamily]

(5) Arkema의 polyimide계 elastomer

Arkema는 강직한 polyamide block과 유연한 polyester block으로 구성된 block co-polymer “Pebax elastomer”를 개발하였다. 이들의 block 조성 및 비율을 컨트롤 하는 것에 의해, 가소제를 필요로 하는 것이 아닌, 딱딱하고 강직한 재료로부터 부드럽고 유연한 재료까지 폭넓게 설계가 가능하다. 이들 폴리머는, polyamide에서 기인하는 탄성과, polyether, polyester에 의해 갖게 되어진 유연성, 탄성을 높은 차원에서 겸비하고 있다고 하고 있다. Pebax elastomer는 현재, Arkema의 프랑스와 미국의 거점에서 생산되고 있다. Pebax elastomer의 낮은 hysteresis 손실(굴곡 사이클에 있어 에너지 손실)은 세계에서 가장 낮은 부류로 되어 있고, 이 특성을 넓은 온도 영역에서 유지 가능하다. 경량, 탄성 유연성 및 고 반발력을 동시에 갖춘 특성에 의한, 다양한 대표적인 스포츠 용도에 있어서, 벤치마크 재료로 되어 있다. 또한, Pebax MED elastomer는 고도의 torque 전달 효율을 갖고 있는 동시에, 강도와 우수한 조종(操縱)성을 나타내기 때문에, 심장외과의로부터 혈관 형성술용 catheter 재료의 세계적 standard 로서 인정되어 있다.

Arkema는 최근, PA12 block을 가진 표준 Pebax grade의 polyamide block을 PA11로 대체한 polyether block amide Pebax Rnew를 개발하였다. 당호마(唐胡麻, 물을 거의 필요로 하지 않고 생육하는 비식용 식물)의 종자로부터 얻어진 피마자유를 사용하여, PA11의 주요 성분이 합성되기 때문에, Pebax Rnew grade는, 부분적으로 식물유래로 재생 가능한 elastomer이다.

경량성
Pebax 수지는 매우 경량한 소재로, 통상은 다른 경합 폴리머 제품보다도 약 20% 경량이다.


반발특성
Pebax는, 반복 굴곡 사이클에 있어서 매우 효율적인 반발 특성을 발휘한다. 이 극히 낮은 hysteresis 특성은, 폴리머를 변형시키기 위해 가해지는 에너지(즉, athlete의 step)의 대부부분이 복원될 때에 유지되는 것을 의미하고 있다. 비교하면, Pebax는 TPU와 같은 재료보다도 훨씬 낮은 에너지 손실계수(ELF)를 갖고 있다.


저온특성
Polyether 상의 낮은 유리 전이 온도에 의해, Pebax 수지의 에너지 손실계수는 0℃ 이하의 환경 하에서도 낮은 상태를 유지한다. 이것에 의해 Pebax elastomer는 저온 환경 하에서도 유연성을 유지하고, 저온 영역에서 강직화 하여 무르게 되고, 균열이 생길 수 있는 다른 재료와 비교하여 안정한 탄성율을 나타낸다. 또한 Pebax는 매우 높은 내한 충격성도 갖고 있다.


경도와 유연성의 variation
Pebax 시리즈에는 폭넓은 경도와 유연성의 variation이 있고, 부품의 설계에 높은 자유도를 갖게 한다. 또한 유연성이 다른 Pebax grade 사이, 또는 PA11, PA12, TPU 등 다른 재료와의 over mold도 가능하여, 최적인 특성의 재료를 조합하는 것이 가능하다.

도18 Arkema의 polyamide계 elastomer

Pebax® エラストマー製品 | 高機能ポリマー

Pebax® エラストマー製品 | 高機能ポリマー

(6) AGC의 불소 수지

AGC는 많은 종류의 불소 수지를 생산 판매하고 있는데, 그 중에서도 높은 내열성과 내약품성을 겸비하고, 산업용이나 자동차용 등의 용도에서 폭넓게 이용되고 있는 불소수지가 ETFE이다. AGC에서는 “Fluon ETFE”라고 하는 브랜드로 판매하고 있는데, 이것은 불화 에틸렌(C2F4)과 에틸렌(C2H4)의 교호 공중합체이고, 성형 가공성이 우수한 열가소성 불소수지이다. 1972년에 세계 최초로 ETFE의 양산에 성공하고, 판매를 개시하고부터 2022년까지 거의 50주년을 맞이하였다. 압출 성형, 사출 성형, 분체 도장 등 다양한 수단에서의 가공 가능하고, 필름 가공이나 heat seal, 고무와의 복합 등의 2차 가공도 가능하다. 게다가, 공업제품의 부가가치를 높이는 다수의 유용한 특성을 갖추고 있다. -200℃부터 150℃까지ㅣ에서의 고원 범위에서 사용 가능한 내열성을 갖고, 그 범위에 있어서 안정한 기계적, 전기적 특성을 유지 가능하다. 150℃의 환경하에서의 연속 사용도 가능하다. 또한, 내약품성에 우수하고, 거의 모든 화학약품, 용제에 노출되어도 열화 하지 않는 특성을 갖추고 있다. 이들의 특징 때문에, 가혹한 온도 환경에서 이용하는 공장이나 산업 플랜트, 자동차, 철도 등에 이용되는 기구, 설비의 부재나, 고온 또는 저온의 액체나 약품 등을 통해 파이프의 lining 등에 이용되고 있다. 특히 활용 예가 많은 것이, 자동차의 연료 호스이다. 또한, 무미, 무취, 무독이므로, 식품 관계의 장치, 설비에도 적용 가능. 또는 전기적 특성으로서, 얇은 피막에서도 높은 절연 강도를 실현 가능하고, 넓은 주파수 영역에서 낮은 유전율, 유전 정접(正接)을 나타낸다. 이 특징은 전선의 피복재로서 적합하다. 특히 높은 내열성도 겸비하여, 자동차의 안에서 전장품을 연결하는 harness(전선, 복수의 케이블을 묶어서 선단에 커넥터나 단자 등을 장착한 것)의 피복재로서 많이 이용되고 있다. 게다가 다른 불소 수지에 비해 기계적 강도가 높고, 자외선에 강하기 때문에 장기의 온대에서의 사용에 견디는 것이 가능하다. 이 점을 살리지 않고, 건축물이나 실설 원예용의 지붕이나 외장으로서 사용되는 필름 등에도 사용 가능하다. 필름 상으로 가공한 것은 전동 투과율이 95% 높고, 채광의 면에서도 적성이 높다. 기존에 2006년의 독일 월드컵 추구 개막전에 사용된 stadium “Allianza Arena”나, 도쿄 국제공항(나리타 공항) 제2터미널 국제선 시설 등의 측면 및 지붕 부분에 채용되어 있다.

또한 융점이 225℃로 낮고, 240℃ 부근까지 저 점도를 유지하고, Fluon ETFE보다도 약 50℃ 낮은 온도에서의 가공을 가능하게 한 “Fluon LM-ETFE”를 준비하고 있다. 보다 낮은 온도에서의 가공이 가능하게 되는 것으로, 다른 소재와의 복합 적층의 조합의 폭이 넓고, 보다 범용적인 설비에서의 가공도 가능하게 된다. Fluon LM-ETFE는, 가시 영역에서부터 자외 영역까지 종래의 ETFE 보다도 높은 투명성을 실현하고 있다.

도19 AGC의 불소수지 ETFE

또한, 불소 수지가 갖는 비 점착성을 유지하면서 접착하는 능력을 부가하고, 나일론 등 다른 소재와의 용융 접착을 가능하게 한 “Fluon LM-ETFE AH series”로 불리는 제품도 있다. 특수한 접착제나 표면 처리가 불필요하여, 강고한 적층 성형이 가능하게 된다. 공정의 간소화에 의한 생산성의 향상이나, 수지 층의 이형화에 의한 코스트 다운 등 다양한 메리트가 가능하다.

또한, 필름 상으로 가공한 제품 “Fluon ETFE Film”도 제공하고 있다. 산업용이나 건축용으로서는 “Aflex”, 시설 농업용으로서는 “F-Clean”이라고 하는 브랜드로서 제공하고 있다.

アフレックス® | 製品情報 | フッ素化学品事業 | AGC 化学品カンパニー

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