[첨단 헬로티]
하마 타카시(濱 隆司) 三井화학(주)
환경에 대한 부담 경감은 급선무의 과제이다. 다른 한편으로 인간 생활의 쾌적성이나 편리성에 대한 추구는 멈추지 않는다. 우리들이 이용하는 인프라나 서비스의 기능은 점점 더 고도화 및 다양화되고 있다.
그에 따라 사용되는 수지 소재의 위치는 중요도가 높아지고, 메이커 각사는 이 기회를 잡기 위해 혼련, 함침, 접합 등의 여러 가지 기술을 구사해 날마다 최선을 다해 소재 개발을 추진하고 있다.
동사는 슈퍼엔프라로 분류되는 ‘반방향족 폴리아미드(이하 PPA)’를 1986년에 세계에 앞서 제품화, ‘아렌’이라는 이름으로 출시했다. 이후 전기․전자제품이나 자동차를 중심으로 한 모빌리티 부품 등 여러 방면에 걸친 용도에 채용되고 있다.
그 후 새롭게 PPA 메이커도 가담해 그 지명도가 높아져, 오늘날에는 연율 5% 정도로 견실하게 성장하는 시장에서 반드시 필요한 소재가 됐다.
이 글에서는 아렌의 특징을 채용 사례를 중심으로 소개한다.
특징
아렌은 베이스 폴리머에 여러 가지 부자재를 배합, 컴파운드한 소재이다.
1. 베이스 폴리머
폴리아미드는 엔플라 중에서도 강도, 내열성, 내약품성, 성형가공성 등 우수한 기능을 가진 소재이다. 동사는 그 장래성을 보고, 더욱 기능을 높이기 위해 개발을 추진해 골격으로 방향족 성분을 도입한 폴리머를 설계했다.
주로 2종류의 골격 폴리머를 보유하고 있으며(표 1), 요구에 맞춰 구분 사용하고 있다. 우선 C 타입은 폴리아미드 66골격의 다이카복실산 성분의 일부에 방향환을 도입, 낮은 흡수성과 양호한 성형성을 가지며, 주로 전기․전자 부품에 대응한 상품에 이용되고 있다.
또한 A 타입은 다이카복실산 성분 전체에 방향환을 도입, 높은 유이 전이점에서 주로 모빌리티 부품을 타깃으로 한 상품에 이용되고 있다.
2. 컴파운드
베이스 폴리머의 설계뿐만 아니라, 여러 가지 소재를 배합해 기능을 발현시킬 필요가 있다. 동사는 유리섬유나 탄소섬유 등의 보강재 또는 열안정성이나 난연성, 유동성을 부여하기 위한 배합 레시피를 설계하는 동시에 동사 독자의 개질재에 의해 섬유의 고충전화, 비상용한 부자재를 폴리머에 균일하게 분산시키는 기술을 통해 시장 요구에 대응하고 있다. 이하에서 채용 사례와 대표 상품을 소개한다.
채용 사례와 대표 상품
1. 전기․전자 (그림 1)
사업 개시 이후의 실적을 가지고 있다. 특히 1990년대 후반의 무납화에 빠르게 대응, PPA로서 세계에 앞서 무납 납땜 대응 난연(UL 규격 V-0) 상품을 출시했다.
배합 설계 기술, 그리고 난연제의 분산이나 유리섬유(이하 GF)의 섬유 길이 컨트롤 등의 컴파운드 기술에 의해 고인성과 적은 휨, 사출성형의 고유동화 등 요구에 대응한 상품을 라인업, 또한 비할로겐계 난연 상품도 높은 실적을 가지고 있다(표 2).
2000년대까지는 퍼스널컴퓨터나 휴대전화, 게임기기 등 민생 용도를 중심으로 채용됐으며, 현재는 자동차에서 실적이 급속하게 늘어나고 있다. 앞으로 EV차의 개발 진전에 의해 더욱 확대가 예상된다.
2. 자동차
(1) 와이어 하네스 커넥터 (그림 2)
난연 상품과 동일하게 사반세기를 넘은 실적을 가지고 있다. 동 부품은 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지가 가장 많이 사용되고 있는데, 내유 및 내열성이 요구되는 커넥터에는 아렌이 사용되고 있다.
또한 ‘스냅 피트음’이라고 불리는 기능은 조립 공정에서 커넥터가 확실하게 접속됐다고 인식하기 위한 중요 기능으로, 동사는 독자의 개질재를 배합해 질 좋은 소리를 실현, 높은 평가를 받고 있다(표 3).
(2) 휴즈 (그림 3)
용단 시의 온도에 견딜 필요가 있으며, 강도와 내열성 그리고 일부 용도에서는 난연성이 요구되므로 아렌의 주요 적용 분야의 하나이다. 또한 EV차의 개발 진전에 의해 앞으로 중요도가 점점 더 높아지는 부품의 하나이다(표 3).
(3) 경량화 (그림 4)
A 타입의 폴리머에 무기 필러를 충전한 것이 주요 상품이다. GF에서는 충전량 35, 50% 상품을 제안하는 동시에, 또한 60%로 고충전한 상품 그리고 탄소섬유강화 상품도 준비하고 있다(표 4).
또한 냉각액이나 열에 의한 강도 저하를 억제한 상품, 부품 형상의 복잡함으로부터 금형 이형에서 무리한 빼기가 용이한 상품도 공급 가능하다.
(4) 시장에 대한 제안
작년 이후 ARRK 그룹과 제휴함으로써 부품 설계, 시제작 및 평가 기능이 더해져, 소재가 가지고 있는 특성을 ‘형태’로 제시하는 것이 가능해졌다. 이미 여러 개의 아이템 개발이 진행 중이다.
그림 5는 자동차의 ‘기어박스’를 아이디어로서 시제작한 예이다. GF50% 충전 상품을 이용하고 있다. 현재 요구를 들으면서 디자인의 수정과 소재의 조합을 검토하고 있다. 형태로 만들어 그것의 성능을 제시함으로써 시장 요구에 맞춘 소재 개발을 지향하고 있다.
이상, 소개한 용도 및 상품은 어디까지 대표 예이다. 동일한 기능으로 분류되는 부품이라도 소재에 대한 요구 특성은 최종 제품의 사양에 따라 크게 다르다.
요구에 대응하기 위해 여러 가지 재료와 조합해 커스터마이즈하는 방법은 고객이 바라는 ‘맛’과 ‘기능’에 맞춘, 정말로 ‘요리’와 동일하며, 시장이 추구하는 솔루션형 비즈니스의 하나라고 할 수 있다. 우리들은 소재 메이커로서 시장 요구에 대해 기술의 심경에 의해 신소재의 제안에 주력해 간다.
