TPE 주 용도분야 ..

[아템]

 TPE 주 용도분야

TPE의 주요 마켓은, ①은 신발, ② 점착제·접착제, ③ 자동차, ④ 공업용품, ⑤ 건축·토목·해양, ⑥ 전선·케이블, ⑦ 전자·전기, ⑧ 스포츠용구, ⑨ 포장자재, ⑩ 의료용품 등 다방면에 걸친다〔표 7.6〕. 또한 TPE는 플라스틱 개량제나 폴리머 얼로이의 상용화제로서 대량 사용되고 있다. 이 얼로이를 통하여 전자·전기부품이나 카메라 등에 사용되고 있다. 여기서는 주된 용도에 관한 동향을 나타낸다.
[표 7.6] 주요 TPE의 마켓

마켓  TPE종류

차 량

공 업 용 부 품

호 스 · 튜 브

전 기 · 전 자 제 품

건 축 · 토 목

신 발

가 황 스 폰 지

접 착 제 · 점 착 제

식 품 포 장 재 료

의 료 용 품

스 포 츠 · 잡 화

플 라 스 틱 개 량

기재료

내 장

외 장

폴리스티렌계  폴리에틸렌계  폴리에스테르계  폴리우레탄계  폴리아미드계  RB  염화비닐계

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◎마크 주요 마켓

 * 신발
 신발에 사용되는 TPE는 슈즈 바닥재가 대부분을 차지하고 일부에서는 신발용 점·접착제의 기재로서 쓰이고 있다. 슈즈바닥재에는 가황고무계(주형 폴리우레탄을 포함), TPE, 염화 비닐수지(PVC), 에틸렌 초산비닐 수지(EVA) 등이 쓰이고 있다.
 가황 고무계에서는 코스트가 높고, PVC에서는 내열성 및 내한성에 과제가 있어 기타 수지에는 유연성이나 세트가 걸림돌이 되기 때문에 TPE의 사용 비율은 높아지고 있다. 그렇지만 TPE도 단점인 내유성, 내열성, 내마모성 때문에 TPE의 사용 비율은 12∼13%에 그치고 있다. TPE가 사용되는 분야는 주로 헵샌들, 케미컬 슈즈, 실내화, 스포츠화 등이다.
 미국에서는 초기부터, SBS의 사출성형에 의한 슈즈창이 대량 사용되어 왔다. SBS의 내마모성 같은 결점도, 실내화가 많은 미국에서는 큰 문제가 되지 않았다. 일본이나 서구에서도 SBS가 슈즈창으로 RB 또는 BR-EVA 혼합물이 헵샌들에 많이 사용되고 있다. 그러나 이들 선진국에서는 신발 자체 생산이 자국내에서 이루어지지 않았기 때문에 신발용 TPE의 소비량은 급격히 감퇴하여 후진국으로 수출이 증가하고 있다.
 TPU는 내마모성 등이 우수하기 때문에 스키신발 같은 스포츠화를 중심으로 각종 슈즈의 바닥재, 힐 등에 사용되고 있다. 또 스포츠화에 관해서는 다음 항에서도 언급한다.

 * 스포츠 용품, 스포츠화
 최근의 스포츠 용구 개발의 기본에는 강인성이나 경량성과 동시에 감성이나 패션성이 요구되고 그 때문에 신소재가 적극적으로 사용되어 TPE도 중요한 지위를 차지하고 있다.
 스포츠 용구 중에서 TPE의 수요가 가장 많은 것은 슈즈 바닥재로 스키화, 조깅 슈즈, 축구화, 골프화 같은 아우터솔, 미드솔, 인너솔 등에 쓰이고 있다.
 TPU는 가장 사용량이 많은 TPE로서 세계적으로 매년 약 1만톤이라고 추산되며 그 50%는 스키화인 아우터부츠라고 한다. 또한, 스파이크가 부착된 슈즈 바닥재의 수요도 많아 일본에서는 골프슈즈용 수요가 많다. TPU가 사용되는 이유는 기계적 강도, 내마모성, 접착제성 등이고 특히 주쇄가 폴리에스테르계 TPU가 주체로 되어 있다. 또한 스포츠화의 패션 지향으로부터 다색 성형 창이 많아져 2색간 접착성이 양호한 TPA의 수요도 증가하고 있다.
 RB의 가황 발포에 의한 스폰지는 경량으로 충격 흡수 능력이 뛰어나 내열성, 내유성, 내반복 피로성에 우수하기 때문에 주형 폴리우레탄과 경합하면서 조깅 슈즈 등에서 성공하고 있다.
 슈즈 이외에는 테니스 라켓의 프레임(TPU) 및 엔드그립(SEBS/PP) 등이 있지만 아직 시장은 작다. 각종의 그립(grip)류 패션화에 동반하여 저경도이고 컬러가 있는 TPE의 개발이 기대되고 있다.  

 * 점착제, 접착제
 점착제 및 접착제는 과거부터 용제법이 주력이었지만 환경 문제, 공해문제, 화재·폭발 위험, 에너지 소비 등을 안고 있기 때문에 핫멜트계에 기대가 높아지고 있다. 품질이나 코스트 등에서의 우위는 움직이지 않기 때문에 여전히 용제계 점·접착제가 주류를 차지하는 현상이지만 핫멜트계 움직임은 가속되고 있다. TPE는 핫멜트계 점착제·접착제의 주원료가 되기 때문에 이 분야에서의 수요는 높아지고 있다.
 일본과 미국에서의 핫멜트 점착제 용도를 비교하면 미국에서는 포장용 점착 테입의 주력은 OPP (2축연신 폴리프로필렌) 테입으로, 종이기저귀, 위생 냅킨이 다음 가고 있다. 일본에서는 천 테입용이 선두로 크래프트(kraft) 테입, 생리용품 등에 쓰이고 있다.
 핫멜트계 점착제의 유용한 베이스 폴리머는 SIS를 중심으로 SBS, SEBS 등의 스티렌계 TPE가 쓰이고, 과거에서부터 쓰이고 있는 EVA 등의 열가소성 수지로부터의 대체가 진행되고 있다.
 일본에서의 접착제 수요는 약 110만톤 (1990년)으로, 이 중 핫멜트계는 가장 성장율이 높아 약 5.8만톤을 차지하고 있다. 핫멜트계 접착제의 베이스 폴리머로는 포장·제본에 쓰이는 EVA가 약 60%를 차지하고 있지만, 이 성장율은 낮아 오히려 위생재료, 자동차, 전자·전기 분야에 쓰이고 있는 TPE의 수요가 높아지고 있다. TPE 중에서는 스티렌계가 대부분으로, 핫멜트계 접착제의 약 22%를 차지하고 그 외에 TPA, TPU, TPEE 등이 쓰이고 있다.
 시장성이 큰 종이 기저귀에서는 ① 흡수체를 사이에 넣은 PE-부직포 고정용에, SBS를 중심으로 SIS, SEBS가, 또한, ② 다리 사이에 탄성체와 폴리에틸렌와의 고정용으로 SIS가 사용되고 있다.
 자동차용으로는 카페트 본딩, 리어 컴비네이션 램프의 접착, 헤드 램프의 렌즈 접착, 성형천장과 루프채널의 접착 등에 사용되고 있다. 또한 PET병의 베이스 캡과의 접착에 SBS가 사용되고 있다.
 자동차, 전자·전기 또는 가구 조립에 있어서 절력화나 공정 저감이 중요한 과제이며 소위 프로덕트 어셈블리용으로서 TPA, TPU, TPEE 및 SEBS 등이 쓰이는데 아직 사용량은 적지만 앞으로도 급격한 발전이 기대되고 있다. 또한 TPE의 단점인 내열성이나 내구성을 개량하기 위해서 전자선 조사형 SEBS, 습기 경화형 TPU 등이 출시되어 있다.  
 
 * 자동차
 일본과 구미에서 소비되는 TPE의 약 1/3이 자동차 부품에 쓰이고 그 비율은 해마다 높아지고 있다고 추산된다. 그렇지만, ① 고무다움, 반복 복원성에서 떨어진다, ② 내열성에 한계가 있어 크립(creep)이 크다, ③ 내구 특성, 내피로성이 떨어진다, ④ 코스트가 비교적 높다는 이유 때문에 자동차 메이커의 TPE 자세는 신중하다.
 재료적으로는 TPO, TPVC가 가장 많이 자동차 부품에 쓰이고 있고 TPEE, TPU도 새시·스티어링 부품에 채용되고 있다. 다른 TPE는 별로 채용되어 있지 않다.
 TPE 중 최대의 소비량을 유지하고 있는 스티렌계 TPE가, 자동차 부품에는 거의 채용되어 있지 않다. 이 이유는 스티렌계 TPE는 내열성에 한계가 있기 때문에 차안에서도 100℃ 이상 까지 높아지는 자동차 환경 안에서는 사용이 어렵기 때문이다. 그렇지만 포화형 SEBS는 내열성이나 내후성이 우수하기 때문에 PP 범퍼의 개질제나 엔지니어링 플라스틱의 개질제로서 유효해 앞으로의 발전이 기대되고 있다.
 TPE가 쓰이고 있는 자동차 부품은 범퍼 및 내장재, 내장부품의 표피를 제외하면 비교적 소품 부품에 사용되는 것이 많다.
 TPE의 자동차 부품 용도로 최대는 외장 부품의 범퍼류이며 주로 TPO가 쓰이고 있다. 범퍼류로 TPO는 우레탄 RIM (Reaction Injection Molding)과 경합하며 경쟁에서 이겨 왔다. 충격 흡수 능력은 RIM에 미치지 못하지만 압도적으로 높은 생산성 때문에 범퍼 규제가 완만한 유럽과 일본에서 일찍부터 TPO가 사용되어 왔다.
 또한 범퍼 규제가 엄격한 미국에서도, 규제 완화 코스트 중시에 의해 TPO의 채용이 급속히 진행하고 있다. 또한 범퍼류는 현재의 TPO에 자동차 펌프 랙을 분산시킨 검은 색 범퍼로부터 색채화 요구에 대응하는 도장 범퍼로 이행하고 있다. 한편, 박육화가 가능하고 반복 피로 특성에 우수하기 때문에 리사이클에 유리한 TPEE 범퍼 등도 개발되고 있다.
 내장부품의 표피류는 연질 PVC가 채용되어 있지만 피로성, 가소제 유출 등으로부터 점차 TPVC가 채용되는 추세이다. 게다가 리사이클성이나 소각 가스의 환경 특성이 우수한 TPO 에서의 상품 개발이 활발해지고 있다. 그러나 코스트 퍼포먼스가 뛰어난 연질 PVC와의 경합은 아직 시작 단계이다. 최근에 에어백이나 그 수용기에 TPA나 TPEE가 사용되고 있다.
 새시·스티어링 부품으로 주목되는 것은 TPV에 의한 랙 앤드 피니온 부츠, 에어덕트, TPEE에 의한 등속 조인트 부츠, 인테그랄 호일 등이다.
 다른 부품의 TPE화는 아직 양적으로 충분하지 않지만 가황 고무에 대한 코스트 메리트나 자동차 관련 리사이클 문제, 환경 문제 등에 의한 TPE화에 관심이 높아지고 있다.  

 * 공업용품
 TPE는 공업용품으로서의 종합 용도는 없지만 벨트, 호스·튜브, 시트, 패킹·가스켓(gasket), 포장재료, 식품필름, 방진(防振)·방음재 등 다방면에 걸친 분야에서 많은 부품에 쓰이고 있다. 최근의 예로는 식품 반송 벨트(TPVC, TPU), 톱니 부착 벨트(TPU), 강화 가스 호스의 컬러 외피(TPVC, TPU) 등을 들 수 있다. 현재는 공업 용품 재료로서의 TPE 사용 비율이 낮지만, 각 분야에서의 절력화·에너지 절감이나 적층재 등의 복합화 제품 증가로 인해 사용 비율은 점차 높아질 것으로 예측되고 있다.  

 * 건축, 토목, 해양
 고무나 플라스틱은 건축, 토목, 해양 분야에서 대량 사용되어 왔지만 주재료인 구조재료로서 사용되는 일은 거의 없고, 보조적 부자재로서 사용되는 것에 불과하다. TPE도 부자재로서 사용되고 있지만, 현상에서는 아직 사용 범위가 적어 일부 부품에 한정되고 있다.
 건축부품으로는 TPO가 지수재(止水材), 목지재(目止材), 방수 시트, 건축용 가스켓 등에 사용되지만 사용량은 별로 많지 않고 다른 TPE의 사용은 더욱 적다. 한편으로 소음방지를 목적으로 한 방음재료 또는 흡음재료 또는 맨션상 등에서 볼 수 있는 진동 방지를 목적으로 한 방진 재료 또는 흡진 재료 개발이 최근 진행 중이고 SIS, SEPS, RB 등이 검토되고 있다.
 토목 분야 및 해양 부품에 쓰이는 가황고무와 플라스틱은 교량공사, 철도공사, 도로공사, 호안(護岸) 공사, 터널 공사 등에 보조적 부자재로서 사용되고 있다. 토목분야에서 TPE는 ① 스티렌계 TPE가 루핑(roofing)용 아스팔트 개질재, 도로용 아스팔트 개질재 등에, ② TPVC가 지수재, 패킹, 방수 시트 등에, ③ TPO가 지수재, 목지재, 방수 시트 등에 사용되고 있다. 이러한 가운데, 가장 신장하고 있는 것이 아스팔트 개질재이고 그 이외에는 양적으로 아직 적은 것이 실정이다. 그러나 사회 환경 정비의 니즈로부터 매립 호안, 폐기물 매립용 방수 시트, 콘크리트 수수조(受水槽) 내장 시트, 축열조 단열 방수 시트 등의 대형 시트에서의 TPE (TPO 등) 채용이 진행하고 있다.
 해양 분야에서 TPE가 사용되고 있는 제품은 대단히 적어 방수 시트, 지수재, 교량용 패킹 등의 일부에 TPO 또는 TPVC가 사용되는 것에 불과하다.
 건축, 토목, 해양 분야에서는 장기에 걸친 내후성, 내노화성, 내피로성 등, 그 중에는 20년 이상의 내구성이 요구되기 때문에 TPE 같은 신규 재료의 평가는 신중하다. 부자재로서의 사용에 한정된다. 한편으로 인건비나 에너지 비용의 앙등이 중요 과제가 되고 있는 현재, TPE화에 대한 관심은 높아지고 있다.

 * 전선·케이블
 전선·케이블에 신재료를 적용하는 경우, 첫째로 고려해야 하는 것은 법적 규제 문제이다. 전력을 보내는 전력 케이블이나 많은 절연 전선은 비교적 전압도 높고 전류도 크기 때문에 일본에서는 전기용품 단속법 및 전기설비 기준에 의거하여 안전성 시점으로부터 절연체 및시스에 쓰는 재료로 지정되어 있다. 구미에서는 이러한 규제에 의한 재료의 지정이 없어 재료의 기능이 우선시되고 있다.
 한편, 통신 케이블이나 전자·민생기기용 전선과 같이 신호를 전달하는 경우에는 전압은 낮고 전류도 작아 법적 규제도 받지 않고, 재료의 선택은 기능 본위로 자유롭다.
 이상 같은 법적 규제를 고려하여 전선·케이블에 TPE를 쓰는 메리트는 ① 기존의 재료에 없던 특성 부여, ② 설비비·가공비의 절감, ③ 플라스틱을 절연체로 하는 케이블에서는 가황 고무를 시스로 할 수 없지만 TPE에서는 가능하다고 기대되고 있다.
 TPE의 특성으로부터 이 분야에서 기대되는 용도는 많지만 내열성이나 내유성 같은 단점이 있기 때문에 현재는 사용이 한정되어 있다. 현재 TPE가 쓰이고 있는 것은 모두 단거리용인데, 대표적인 것으로는 통신 케이블용 전화기 끈 (컬 코드)이 있다. 가정용 컬 코드에 TPEE 또는 TPVC가, 자동차용 컬 코드에 TPEE 또는 TPU가 사용되고 있다. 또한 전자 및 민생기기용 전선으로서 TV 카메라용으로 TPU가, OA 기기나 오디오 기기의 기내 배선용에 TPU 또는 TPVC가 사용되고 있다. 또한 절연 전선으로서 로봇용 케이블에 TPU가 쓰이고, 자동차용이나 항공기용에 TPE가 검토되고 있다.

 * 폴리머 얼로이, 상용화제
 TPE를 각종 플라스틱이나 고무와 블랜드하여 새로운 성능을 가진 폴리머 얼로이가 수없이 개발되어 실용화되고 있다. 이러한 폴리머 얼로이의 용도 분야는 전자·전기부품, 자동차 부품, 공업부품, 농업용, 건축·토목, 의료용품, 생활용품 등 모든 분야에 걸쳐 있다.
 플라스틱과 TPE의 블랜드는 4 타입이 있다. 첫번째는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 내충격성 폴리스티렌(HIPS) 등의 범용 수지와 블랜드물이다. 두번째는 폴리아세탈(POM), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론(PA), 폴리머 얼로이 등의 엔지니어링 플라스틱과의 블랜드물이 있다. 세번째로는 TPE를 상용화제로 한 비상용(非相溶)계 폴리머 얼로이가 발전하고 있다. 예컨대 PP와 PA는 원래는 비상용(非相溶)이지만 SEBS를 상용화제로 함에 따라 새로운 성능의 PP-SEBSPA의 얼로이가 가능해진다.
 플라스틱과 TPE 블랜드의 네번째로서, TPV에서의 동적 가황 기술을 응용한 신제품 개발이 성대하지만 아직 연구 단계라고 할 수 있다.
 한편, 고무와의 블랜드에서는 가황 문제가 있기 때문에 통상의 TPE에서는 가황 공정 이전의 가공성 개량이나, 제품의 치수 안정성 개량 등에 사용되는 것에 불과하다. 그러나 대단히 한정된 고무와 공(共)가황 가능한 TPE, RB가 성과를 올리고 있다. 이미 말했지만 RB는 조깅 슈즈용 가황 발포 스폰지 등으로 성공하고 있다.

  * 기능 용도
 TPE는 도전성, 감광성, 선택 분리 등의 기능을 부여하여 전자·빛 분야, 의료분야, 인쇄분야 등의 고기능 용도에 쓰이고 있어 더욱 주목받고 있다. 특히 의료용품으로의 적용은 가황 약품을 사용하지 않은 고순도 고무재료로서 가장 주목을 받으며 개발이 진행하고 있다. 생체내 재료로는 생체적 합성이 우위인 TPU가 사용되는 것이 많아 TPVC나 불소계도 주목받고 있다.

출처: 플라스틱인포