코오롱플라스틱㈜ 국내 최초 독자적인 기술로 KOPEL®을 개발

2018-07-19

최근 산업의 고도화와 함께 기존 시스템의 개선을 통한 효율성 향상이 화두로 떠오르고 있다. 또한, 국내, 국외 에서 친환경 정책이 강화됨에 따라 국제 환경 규제 대응을 위한 자동차 경량화 소재의 필요성이 지속적으로 대두되고 있는 상황이다. 이에 따라 자동차 부품 또한 기존 시스템의 개선이 이루어지고 있으며, 동시에 환경 규제에 대응하기 위하여 연비를 향상시킬 수 있는 경량화 소재인 플라스틱의 사용량이 증가하고 있는 추세이다. 플라스틱이 사용되는 부품이 자동차의 구조재, 외장재 등으로 점차 확대되고 있으며, 따라서 고기능성 플라스틱이 요구되고 있는 상황이다.

특히, 자동차의 조향 장치에 CVJ boots, dust cover 등은 내열성이 많이 요구되는 부품으로, 해당 제품에 대하여 고온 내열소재에 대한 필요성이 급증하고 있다. 또한, 자동차 엔진룸의 경우 고성능화와 함께 점차 compact화 되면서 엔진 효율성을 증가시키기 위해 고온의 air를 방출하게 되는데, 이에 따라 기존 사용중인 TPE에서 고내열 TPE로 대체될 것으로 예측되고 있어 고온 내열소재에 대한 필요성은 더욱 커질 것으로 예상된다

코오롱플라스틱㈜은 국내 최초 독자적인 기술로 열가소성 엘라스토머 (Thermoplastic Elastomer:이하 TPE)인 KOPEL®을 개발했으며, 30여년동안 다양한 제품군을 확대해 왔다. TPE중 열가소성 폴리에스테르계 탄성소재인(TPC-ET)인 KOPEL®은 기계적 특성이 우수하고, 반복피로 특성과 장기 내구성이 다른 TPE에 비해 뛰어나 각종 기계 부품 및 자동차 분야 등에 널리 사용되어 왔다. 이때, 적용되는 부품에 따라서 요구되는 특성이 달라지고, 내열성, 내후성 등 요구되는 특성일 향상시키기 위해 적절한 첨가제를 처방하여 사용한다.

최근 코오롱플라스틱㈜은 KOPEL®의 내열성을 한층 업그레이드 시켜 더욱 다양한 부품에 적용할 수 있는 고내열성 열가소성 탄성체를 개발하였다.

다음 [그림 1]과 [그림 2]는 자동차에 사용되는 부품 중 고내열성 및 내구성이 요구되는 부품의 예시이다. CVJ boot는 constant velocity joint boots로 등속조인트를 말하며, 등속으로 동력을 전달하는 동시에 완충역할을 위해 바퀴 측의 움직임을 조절해주는 기능을 한다. 등속성을 확보하기 위해 내부 구성 부품이 일정 위치에 있도록 설정되어 있고 그 기능을 확보하도록 내부 구성 부품간 마찰이 많이 일어나 내부 열이 발생하기 때문에 내열성이 요구된다. Dust cover는 자동차 조향장치의 볼 조인트를 외부 이물질 (물, 모래 등)으로부터 보호하는 역할을 하는 제품으로 윤활성을 높여주는 역할을 한다. 이 때, CVJ boots와 마찬가지로 부품간 많은 마찰이 일어나 내부에 높은 열이 발생하게 된다.


[그림1] CVJ Boots

[그림2] Dust cover


[그림3]과 [그림4]는 각각 코오롱플라스틱㈜의 기존 grade(기존제품), 코오롱 플라스틱㈜의 내열성 향상 grade(신제품), 그리고 참고 제품의 내열성을 비교한 그래프이다. 측정조건은 온도 150℃이며, heat aging 시간별 (0hr, 168hr, 336hr, 410hr) 신도 유지율과 강도 유지율을 비교하였다.

기존제품에 비해 신제품의 경우, 내열성이 월등히 향상된 것을 알 수 있다. 참고 제품에 비해서도 신제품의 내열성이 더 우수하며, 초기 분해속도가 느린 것을 알 수 있고 410hr동안 heat aging을 했을 때도 신도와 강도 유지율이 각각 약 200%, 125% 더 높은 것을 확인할 수 있다.

이는 코오롱플라스틱㈜에서 개발한 신제품이 시장에서 볼 수 있는 동등 수준 제품들 가운데에서 최고수준의 내열성을 갖는다는 것을 나타낸다. 특히 초기 내열성이 우수하여 150℃ 이하의 온도에서는 더욱 향상된 내열성을 갖기 때문에 다른 다양한 부품에도 요구하는 내열성 수준을 만족시킬 수 있다.

[그림 3] 내열성 비교 그래프 (신도 유지율)

[그림4] 내열성 비교 그래프(강도 유지율)


다음의 [그림 5]은 기존제품과 신제품의 인장시편을 150℃에서 336hr동안 heat aging한 후의 인장 파단면을 확대경으로 측정하여 비교한 것이다. 기존제품의 경우, 분해가 많이 진행됨을 확인 할 수 있고, 신제품의 경우 사진상으로는 분해됨을 확인할 수 없는 수준으로 내열성이 증가됨을 알 수 있었다.


[그림5] 기존제품(왼)과 신제품(오)의 heat aging 후 인장 파단면 비교


코오롱플라스틱㈜은 이처럼 기술 동향에 맞춰 우수한 소재들을 개발하여 고객의 요구에 부합하는 제품을 제공하고, 코오롱플라스틱㈜만의 특화된 소재를 개발하기 위해 지속적으로 노력할 것이다.