보고서 정보
주관연구기관 |
한국고분자소재연구조합 |
연구책임자 |
홍경태
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2020-07 |
과제시작연도 |
2020 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO202200005502 |
과제고유번호 |
1415167029 |
사업명 |
산업소재핵심기술개발(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-07-23
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키워드 |
폴리페닐렌설파이드.기능성 단량체.용융중합공정.공중합공정.폴리페닐렌설파이드 공중합체.저클로린 고분자.말단기 개질.용융공정.요오드화.고상중합.나노첨가제.전장 부품.안테나 모듈.스위치 모듈.LED 램프.PPS 복합소재.경량화.니볼스터 브라켓.트랜스미션 브라켓.PPS 복합재.서모스텟 하우징.엔지니어링 플라스틱.얼로이.고분자 블렌드.고충격성.플라스틱 연료 라인.플라스틱 워터 라인.플라스틱 퀵커넥터.경량화.플라스틱 배관 라인.3D MID.
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초록
▼
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
[1세부]
고순도 신규 단량체를 scale-up 제조(켐트로스), 폴리페닐렌 설파이드 공중합 기반 기술을 파악 및 응용(한국화학연구원), 공중합체 구조 분석과 중합 메커니즘 파악(금오공과대학)을 통해 폴리페닐렌설파이드(PPS) 공중합체를 pilot 생산한다.(SK케미칼)
[2세부]
신규로 개발된 폴리페닐렌설파이드 수지의 최적 조성물 그레이드를 적용하여, PPS/기타수지 Alloy 그레이드의 개발과 신규 시장진입을 목표로 하며, 이를 기반으로 지속적 경제효과를 극대화
[
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
[1세부]
고순도 신규 단량체를 scale-up 제조(켐트로스), 폴리페닐렌 설파이드 공중합 기반 기술을 파악 및 응용(한국화학연구원), 공중합체 구조 분석과 중합 메커니즘 파악(금오공과대학)을 통해 폴리페닐렌설파이드(PPS) 공중합체를 pilot 생산한다.(SK케미칼)
[2세부]
신규로 개발된 폴리페닐렌설파이드 수지의 최적 조성물 그레이드를 적용하여, PPS/기타수지 Alloy 그레이드의 개발과 신규 시장진입을 목표로 하며, 이를 기반으로 지속적 경제효과를 극대화
[3세부]
일체형 미세회로 패턴구현이 가능한 PPS 복합소재 개발을 통하여 플라스틱 성형 구조물 표면에 회로를 형성하고 3차원 전장부품 모듈화 기술 적용이 가능한 자동차용 안테나, 스위치, LED 전장부품 개발
[4세부]
고내열 엔진 부품용 PPS 소재 및 가공공정, 수송기기용 금속대체 고강성 소재 및 부품, 수퍼엔지니어링플라스틱의 적용 확대를 위한 소재 내구신뢰성 확보 및 자동차 부품적합성 확보를 통한 양산차 적용, 고강성, 고내충격성 섬유강화 PPS 복합소재 부품 신성형 공정 개발 및 원천기술 확보
[5세부]
해외 원소재에 의존하고 있는 PPS를 국산화 하여 저비용 고효율 소재(PPS)를 개발, 자동차 부품등에 산업 부품을 개발및 적용을 위한 연구/개발(PPS alloy 제품 조성 개발, PPS alloy 생산 가공 기술 개발, Battery housing 제품 개발, PPS/EP Alloy 반응 압출 시스템 구축, PPS/EP Alloy 응용제품을 위한 배합기술 확보 등)
□ 개발내용 및 결과
[1세부]
신규 공중합 단량체 7종에 대한 합성과 중합, 분석 test를 실시한 결과, 4종에서 물성 개선 효과 발견함. 이 중 효과가 우수한 2종을 중심으로 scale-up 실시
[2세부]
용융중합 폴리페닐렌설파이드 말단개질기술을 통하여, 친수성 수지와의 상용성 및 에폭시 엘라스토머와의 반응성을 현저히 개선하여 신규 그레이드의 판매 개시단계에 진입함.
[3세부]
일체형 미세회로 패턴구현, 전도성 패턴 형성이 가능한 복합 소재 및 공정 기술을 개발하여 안테나‧스위치‧LED 모듈 전장 부품을 개발
[4세부]
고강성 PPS 복합소재 개발, 고강성 PPS 복합소재 적용을 통하여 써모스텟 하우징 부품개발 완료 (일부 모델 판매중), 니볼스터 브라켓 부품 개발, 트랜스미션 브라켓 완성차 스팩 등록 완료
[5세부]
압출방법 및 조건이 수립되지 않은 원소재로서, 압출 및 사출 시 해외 PPS의 조건을 벤치마킹 하여 압출 및 사출 조건을 수립하고 시제품 제작을 통해 실제 수요처에서 실시하는 규격의 시험을 진행하여 적용 가능성을 검토 및 연구 진행함
□ 기술개발 배경
[1세부]
폴리페닐렌 설파이드는 우수한 물성에도 불구하고 물성 범위가 한정되어 있고 타 수지나 filler와 상용성이 부족하여 용도가 제한됨. 따라서 기능성기를 부여한 PPS 공중합체를 제조하여 물성 적용 범위를 확대함
[2세부]
용융중합법으로 제조되는 폴리페닐렌설파이드는 고분자 말단에 소수성 분자구조를 필수적으로 가질 수 밖에 없어서, 에폭시 엘라스토머 및 친수성 수지들과의 상용성이 부족한 단점이 있었으나, 해당 단점을 극복하기 위한 연구가 진행됨.
[3세부]
각종 전자 부품의 소형화, 경량화 및 공정의 단순화를 위하여 종래의 평면에 회로를 구성하는 2D 회로에서 전자제품의 케이스 등을 포함한 성형 구조물 표면에 직접 3D 회로를 구성하는 기술이 해외에서 도입되고 있음. 본 기술을 적용, 개발하기 위해서는 레이저 조사에 활성화 될 수 있는 첨가제 개발, 고내열 특성을 견딜 수 있는 수지개발 그리고 자동차 부품으로서 장기신뢰성을 확보기술 등 다양한 기술을 필요로 함. 이러한 기술을 자체개발하여 국산화하고자 함.
[4세부]
엔진을 포함한 극한환경 부품에 화학소재를 적용하여 자동차를 경량화 하고자 하는 많은 연구가 진행중이며, 국내에 적용되고 있는 수퍼 엔프라의 경우 모두 외산 소재를 사용하고 있기 때문에, 국내 부품사들의 원가 경쟁력이 높지 않은 상황임. 화학기업의 높은 부가가치 창출이 가능한 소재개발과 이를 활용한 국내 부품사들의 밸류체인 매칭을 통한 시너지 극대화를 위하여 소재-부품 기술개발 추진함
[5세부]
PPS를 다른 저가소재와 Alloy화 할 경우 소재의 기계적 물성 특성을 조율할 수 있을 뿐만 아니라 소재의 가격까지 낮출 수 있어, 소재가격에 민감한 완성차 제조업체의 적용의지를 높일 수 있을 것으로 판단되며, 또한, PPS의 경우 매우 Brittle 한 특성을 보유하여 낮은 충격강도를 보이는데, 이를 극복하기 위해서는 충격보강제등과의 혼합을 통하여 소재의 강성을 향상시켜야 한다. 하지만, 높은 가공 온도로 인하여 고온에 견딜 수 있는 충격보강제 개발이 필요하며, 고충격 그레이드가 저원가로 개발 시에는 PPS의 적용범위가 획기적으로 넓어질 수 있을 것으로 예상됨
□ 핵심개발 기술의 의의
[1세부]
기존 폴리페닐렌설파이드를 내열성과 내충격성을 개선한 제품을 통해 기존 슈퍼엔지니어링플라스틱 시장을 대체하고, 자동차와 전자부품 시장에서 다른 시장으로 확대하고자 함.
[2세부]
용융중합법으로 제조되는 폴리페닐렌설파이드 수지에 관능기를 도입하는 수지기술개발이 완료단계에 있으며, 해당 기술은 세계 최초로 개발된기술임. 이와 관련된 신규 그레이드의 개발과 제품화를 통하여, 기존 일본의 폴리페닐렌설파이드 소재를 대체하는 신규 시장진입에 성공함으로써, 향후 폴리페닐렌설파이드 국산화의 비율이 지속적으로 성장할 것으로 예상됨.
[3세부]
LED/스위치 모듈은 FPCB 혹은 PCB를 사용하여 양산중인 제품을 레이져 감응형 PPS 소재를 이용한 3D-SMD 기술을 적용하였음.
기술 적용을 위한 레이저 조사기술, 도금 기술은 국산화(기술 난이도 “상”)하였으며, 수송기용 외장재 및 인테리어 부품에 확대 적용이 가능하여, 기술 수출도 예상됨.
샤크안테나는 기존의 2D회로 기판을 레이져감응형 PPS 소재를 적용하여 3D 사출물에 레이져조사 및 도금을 통하여. 다양한 기능 (5G, DMB, Navigation, Radio 등) 탑재가 가능함. 안테나의 기능은 점점 다양화되는 추세이기 때문에 본 기술은 확대 적용될 것으로 예상됨.
[4세부]
국내 최초로 국산 PPS 소재를 개발하여 자동차 부품인 서모스텟 하우징, 트랜스미션 브라켓, 니볼스터 브라켓 등에 국내 최초로 적용
[5세부]
해외 원소재를 사용하고 있으며, 현재 사용 가능한 국내 기술의 PPS Alloy는 전무한 사항으로 해외업체의 제품을 벤치마킹하여 국산화를 진행하는 것을 목표로 함.
□ 적용 분야
[1세부]
전기자동차용 부품, 전기전자부품, 워터섹션 부품 등
[2세부]
전기자동차용 부품, 전기전자부품, 워터섹션 부품 등
[3세부]
수송기기용 LED 모듈, 수송기기용 스위치 모듈, 승용차용 샤크 안테나
[4세부]
UTH 부품(엔진룸 내 고내열 노출 부품), 고강성 부품
[5세부]
자동차용 부품(Steel 재질 대체, Plastic Tube & 연결구, 배터리 하우징)
(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 최종보고서 초록 ... 3
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
- 목차 ... 29
- 제 1 장 서론 ... 30
- 제 1 절 과제의 개요 ... 30
- 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 31
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 31
- 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 32
- 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
- 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 35
- 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 35
- 제 3 장 결과 ... 36
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 36
- - 연구개발 추진 일정 ... 36
- - 연구개발 추진 실적 ... 64
- - 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 70
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 86
- - 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 86
- 제 3 절 고용 창출 효과 ... 87
- 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 88
- 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 89
- 제 4 장 사업화 계획 ... 90
- 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 90
- 제 2 절 사업화 계획 ... 96
- 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 96
- 부 록 : 시험성적서, 도면, 설계도 등 ... 97
- 끝페이지 ... 98
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