보고서 정보
주관연구기관 |
대동캠텍 |
연구책임자 |
이정범
|
참여연구자 |
정원용
,
박윤철
,
송주한
,
이옥희
,
박태선
,
이진구
,
권순철
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2017-07 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201800036392 |
과제고유번호 |
1415150311 |
사업명 |
산업집적지경쟁력강화 |
DB 구축일자 |
2018-07-21
|
키워드 |
과불화합물.발수.표면처리제.폴리아크릴레이트.친환경.
|
초록
▼
핵심기술
〇 전유화 공정과 균질화 공정을 통한 유화·분산 기술
〇 유화중합반응을 이용한 PFCs free 아크릴 고분자 공중합 합성 기술
최종목표
PFCs free 고기능성 친환경 표면처리제 개발로 국제환경규제 장벽해소 및 제품의 상용화 실현
- Hydrophobic 아크릴고문자 유화/분산 기술 개발
- PFCs free 아크릴 고문자 공중합 합성 기술 개발
- Cross linking system 기술 개발
- PFCs free 고기능성 친환경 표면처리제 개발
- 과불화합물에
핵심기술
〇 전유화 공정과 균질화 공정을 통한 유화·분산 기술
〇 유화중합반응을 이용한 PFCs free 아크릴 고분자 공중합 합성 기술
최종목표
PFCs free 고기능성 친환경 표면처리제 개발로 국제환경규제 장벽해소 및 제품의 상용화 실현
- Hydrophobic 아크릴고문자 유화/분산 기술 개발
- PFCs free 아크릴 고문자 공중합 합성 기술 개발
- Cross linking system 기술 개발
- PFCs free 고기능성 친환경 표면처리제 개발
- 과불화합물에 대한 국제적 환경규제와 TBT 기술무역장벽 해소
- 환경친화적 제품의 상용화 실현 섬유 및 관련 산업문야 친환경 경쟁력 향상
개발내용 및 결과
〇 국제적 과불화합물 규제 확대 대응과 무역환경규제에 적극 대응한 PFCs free(과불화합물 불포함) 고기능성의 친환경 표면처리제 제조 기술 개발 (주관:대동캠텍)
1. 비알킬페닐계 계면활성제를 이용한 수중 분산성 및 안정성이 우수한 Hydrophobic 아크릴고분자 유화 · 분산 기술 개발
- 본 기술개발에서는 환경규제물질인 APEO (알킬페닐계에틸 렌옥사이드부가물)를 함유하지 않는 친환경 E0부가 계면활성제와 양이온성 4급화암모늄형 계면활성제를 이용하여 소수성 아크릴 모노머의 유화·분산성 최적화 조건 시험을 수행하였음.
- 소수성 아크릴모노머의 수중 분산성 및 유화 안정성 확보를 위해 기계적 유화· 분산 장비 사용. (고전단력, 고온, 고압 조건) 전유화공정에서의 Homomixer형 Ultratmx를 사용하여 3,000rpm이상의 고전단력을 이용한 전상유화방법과 균질화공정에서 Homogenizer를 사용하여 고온· 고압(7(代: x300kg/cm2)에서 최적화 균질화 방법을 통해 안정성 이 우수한 유화 · 분산 기술을 개발하였음.
2. 우수한 기능성의 발수성 발현이 가능한 PFCs free 아크릴 고분자 공중합 기술 개발
- 발수성 발현이 가능한 장쇄알킬기(C12-22) 함유 소수성 아크릴 모노머를 주모노머로 하고 비이온 비알킬계 계면활성제 및 양이온 4급화 암모늄형 계면활성제를 사용하고 기계적 방법인 전유화공정과 균질화공정을 최적화 조건으로 수행하여 유화중합용 유화액 제조
- 장쇄알킬기함유 소수성 아크릴모노머의 유화중합반응 최적화 수행제조된 유화액을 라디칼 반응의 유화중합반응 최적화를 수행하여 발수성 발현이 가능한 PFCs free 아크릴 고분자 공중합 기술을 개발하였음.
3. 건조 시 Formaldehyde 유발 물질을 배제하고 우수한 기능성의 세탁내 구성 발현 이 가능한 섬 유소재 와의 Cross linking system 기술개발
- 기존 Formaldehyde를 유발하는 metiiyol 작용기 함유 가교 모노머를 대체하여 Hydroxy, Amine, Epoxy 및 Isocyanate 작용기를 함유한 친환경성 가교모노머 선정 사용
- 가교성 아크릴 모노머와 장쇄알킬기 함유 주 모노머를 최적화 사용 비율로 공중합하여 섬유소재와의 우수한 가교성을 부여하고 이를 통해 발수성 및 세탁내구성 발현이 가능한 섬유소재와의 Cross linking system 기술을 개발하였음.
〇 친환경 표면처리제의 제품 개발 지원 기술 및 제품 적합성 평가기술 개발 (참여1 : 진호염직)
1. 친환경 표면처리제를 사용한 환경친화형 섬유소재 시장 상황 및 공정 관련 기술자료 조사 및 정보 파악
- 환경친화형 섬유소재 시장 상황, 친환경 표면처리제 사용 현황 및 친환경 표면처리제 적용 공정 기술 현황 조사 수행하였음.
2. PFCs free 친환경 표면처리제 개발을 위한 실험실, Pilot, 현장 Scale의 염색가공 공정 기술 개발 및 지원
- 친환경 섬유소재의 최적화 전처리 공정 개발 및 조건 확립
모소(Singeing) 호발(Desizing) 정련 (Scouring), 표백 (Bleaching), 머서화가공(Mercerizing), 열고정(Heat Set) 등 친환경 표면처리제 가공을 위한 최적화 전처리 공정 조건을 확립하였음.
- 친환경 섬유소재의 최적화 염색공정 조건 개발 및 조건 확립
염료 부착 건조(Pad- Drying), 발색 및 고착(Thermosol), 환원 및 세정(Pad-steaming soaping) 공정 조건을 확립하였음.
- 친환경 섬유소재의 최적화 발수가공 공정 개발 및 조건 확립
최적화된 전처리, 염색공정에 의한 섬유소재에 대하여 발수가공 공정 최적화 조건 확립하였음.
섬유소재별 발수제 처리농도(사용량), Pick up률(Dip-nip 조건), 가공속도, 건조 및 경화시간 등 처리조건의 최적화 조건 확립하였음.
3. 개발된 친환경 표면처리제의 제품 적합성 평가 기술 개발 및 개발품 평가 분석 (사용자 입장에서 평가 실시)
- PFCs free 친환경 표면처리제 개발품에 대한 발수성, 세탁후 발수성, 색상변화, 촉감변화, 공정안정성의 고객사 제품 적합성 평가 수행
- 전 평가항목에서 개발품의 정량적 목표 대비 적합성 확인하였음.
〇 친환경 표면처리제의 합성기술 최적화 지원 및 제품 평가와 유해물질 분석 평가 기술 개발 (참여 2: 한국생산기술연구원)
- PFCs free 친환경 표면처리제 개발을 위한 합성공정 최적화 기술지원
- 해외 경쟁 제품의 분석 및 평가를 통해 친환경 표면처리제의 합성공정 최적화 기술지원
FT-IR, TGA, HSS-GC/MS, TD-GC/MS, Py-GC/MS, SEM-EDS, XRF, ICP, GPC, MALDI-TOF-MS 분석 평가 수행하였음.
2. 친환경 표면처리제 개발품에 대한 성능 유효성 평가 지원
- 친환경 표면처리제의 주요 핵심요소(발수성 등) 평가를 위한 분석
기술 확보와 개발품에 대한 초기발수성능, 세탁 후 발수성능, 고형 분항목의 유효성 평가 수행하였음.
- 전 평가항목에서 개발품의 정량적 목표 대비 적합성 확인하였음.
3. 친환경 표면처리제 개발품에 대한 유해물질 분석 및 분석 평가 지원
- 친환경 표면처리제와 관련한 유해물질의 국내외 규제 사항 정보 수집
- 해외경쟁 제품 및 개발품의 유해물질 분석 및 분석 평가 수행 (공인시험기관)
PFCs(34item), APEO, Formaldehyde 분석 평가 수행하였음.
- 전 평가항목에서 개발품의 정량적 목표 대비 적합성 확인하였음.
기술개발 배경
〇 현재 대부분 사용되는 과불화합물(PFCs)이 포함된 불소계 표면처리제로는 국제적 무역환경규제에 대응하지 못하는 상황임.
〇 국제협약의 이행주체는 국가로, 우리나라는 스톡홀름협약 비준 후 2년 이내에 의무 이행을 위한 국가이행계획을 협약사무국에 제출했으며 추가된 규제 대상 물질(과불화합물 등)에 대해 후속대책을 강구해야 하는 상황임.
〇 또한, 세계 각국의 과불화합물을 포함한 유해 제품의 생산, 수입, 수출에 대한 무역기술장벽인 TBT(Technical Barriers to Trade) 규제에 대해 적극 대응해야 하는 상황임.
〇 궁극적으로 국가는 국제 환경규제에 대응하고 국내 산업은 무역환경규제 장벽을 넘어 수출 및 수입 대체 경쟁력을 확보하여야 함.
〇 이에 섬유를 포함한 다양한 산업에서 발수 가공제로 사용 중인 과불화합물(PFCs) 포함한 표면처리제는 과불화합물(PFCs)를 포함하지 않고 환경규제에 대응한 고기능성의 친환경 표면처리제로의 전환이 시급함.
〇 이에 본 개발 기술은 국제환경규제물질이며, 생태계에서 난분해성 환경호르몬 유발 물질인 과불화합물(PFCs)를 포함하지 않고 무역환경규제에 적극 대응한 고기능성의 친환경 표면처리제 제조 기술임.
〇 본 개발 기술은 국제환경규제에 대응하며 글로벌 경쟁력을 갖기 위해 우수한 친환경성과 가격경쟁력, 제품의 규격시험, 사용자 시험, 위해 안정성 평가에 합격이 될 수 있는 제품 제조 기술임.
핵심개발 기술의 의의
〇 국제적 과불화합물 규제 확대 대응을 위한 PFCs free 친환경 표면처리제 개발로 세계5위의 친환경 표면처리제 제품을 확보할 수 있는 국가가 될 수 있음
〇 PFCs free 친환경 표면처리제 신규개발과 제조기술 보유로 기술우위 확보를 통한 글로벌 경쟁력 향상과 관련 산업의 품질향상 및 무역환경규제 장벽을 제거함으로서 수출에 기여
〇 친환경 신규수요의 적시 대체로 수입대체 및 수출 증대 효과
〇 수요 업체의 요구에 즉시 대응할 수 있어 관련 섬유가공업에 효과적인 친환경섬유제품 개발에 일조 가능
〇 PFCs free 친환경 표면처리제 개발 기술로 과불화합물에 대한 국제적 환경 규제 및 TBT 기술무역장벽 해소
〇 PFCs free 친환경 표면처리제 개발 기술 확보로 과불화합물에 의한 환경 유해성 및 위해성 오염 요소의 원초적인 차단이 가능
적용 분야
〇 PFCs free 친환경 표면처리제 개발품은 발수가공용 표면처리제로 섬유소재에 사용되며 일반의류소재(일반, 스포츠, 아웃도어)와 부직포소재(의료, 필터등) 그리고 가방, 텐트, 우산, 장갑, 자동차시트 및 가구용 시트와 같은 산업용 섬유소재에 적용될 수 있음.
〇 PFCs free 친환경 표면처리제는 섬유소재뿐만 아니라 제지소재 및 인테리어 소재 산업에도 적용 될 수 있음.
(출처 : 최종보고서 초록 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 산단R&BD역량강화사업 최종보고서 초록 ... 4
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 12
- 목차 ... 15
- 제 1 장 서론 ... 16
- 제 1 절 과제의 개요 ... 16
- 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 26
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 26
- 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 30
- 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
- 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 38
- 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 38
- 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 39
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 39
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 104
- 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 108
- 제 4 절 고용 창출 효과 ... 114
- 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 115
- 끝페이지 ... 117
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