불소 수지의 종류와 특징, 용도에 대해서 알아보자

불소 수지의 종류와 특징, 용도에 대해서 알아보자

산업 기계와 가전, 자동차, 그릇, 조리 기구 등 

다양한 제품에 수지가 사용되고 있습니다.

 

특히 불소 수지는 고기능의 소재로 알려졌으며 

다양한 용도로 사용되고 있습니다.

이번 포스팅에서는 불소 수지의 종류나

장점과 단점, 용도 등을 해설합니다.

 

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불소 수지란 어떤 것인가?

불소 수지(fluorocarbon polymers)란

불소를 포함한 올레의 중합으로 얻는 수지의 총칭입니다.

불소 수지는 내열성이나 내후성, 저 마찰 계수 등 

뛰어난 특성이 많이 있습니다.

 

자동차, 반도체 제조 장치, 정밀 기계, 제약 설비, 

가전, OA기기 등에 사용되고 있습니다.

 

가까운 예에서는 조리 도구로도 쓰이고 있습니다.

"테플론" 브랜드로 잘 알려진 불소 수지는,

듀폰사에 의해서 개발되었습니다.

 

불소 수지의 주된 용도

불소 수지는 내약품성이나 내열성, 내후성 등

가혹한 환경이라도 떨어지지 않는 특성을 가지고 있습니다.

 

이 때문에 반도체 제조 장치와 의료 기기,

전자 기기 등 다양한 기계로 이용되고 있습니다.

 

주변에서 흔히 보는 제품에서는, 식기와 조리 도구 등은

불소 수지제의 경우가 있습니다.

또 마찰 계수가 낮기 때문에 미끄러지기 쉽게 하기 위해

코팅제로 활용되고 있습니다.

 

예를 들어 프라이팬은 불소 수지 코팅에 의해서 눌어붙기 어렵습니다.

 

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불소 수지의 종류

불소 수지에는 다음의 7종류가 있습니다.

PTFE

PTFE는 세계 최대 생산량이 많은 대표적인 불소 수지로,

분자 구조 내의 불소의 밀도가 높은 열을 걸어도 거의 유동성이 없습니다.

가공에 관해서는 사출 성형에는 맞지 않아 절삭 가공이 가능하지만

MC나일론 등과 비교하면 마무리 정확도는 떨어집니다.

또, 절삭 가공은 사출 성형보다 가공에 시간이 걸리고

PTFE는 가공 비용이 높아집니다.

PTFE는 고온 고압 환경에서 사용되는 경우가 많고,

패킹의 소재로도 사용됩니다.

 

또 마찰 계수가 낮은 미끄러우니 마찰 계수를 낮추기 위해서

사용되는 경우도 많을 것입니다.

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PFA

PFA는, 내약품성과 절연성, 점착하기 어려운 등의 특성을 지닌 불소 수지입니다.

고기능의 소재로 PTFE와 거의 동등의 인장 강도나 내열성을 가지고 있습니다.

 

경도는 PTFE가 D50~55정도에 대해서 PFA는 D62~66정도로 뛰어납니다.

PFA는 열을 가하면 녹아 유동성을 가지므로

사출 성형에서 가공할 수 있고 비용이 쌉니다.

PFA는 내 약품성을 살리고 의약품의 병이나 비커 등에 사용됩니다.

외에는 반도체 제조 장치에도 사용되고 있습니다.

 

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FEP

FEP는 열 가소성 수지 때문에 유동성이 있고,

사출 성형하기 쉬운 불소 수지입니다.

 

PTFE의 융해점이 327℃ 정도에 대해서 FEP는 260℃ 정도,

최고 사용 온도는 PTFE가 260℃에 대해서

FEP는 200℃ 정도입니다.

 

하지만 인장 강도나 늘면서

쇼어 경도와 절연성 등은 동등 이상의 특성을 갖고 있습니다.

소재의 색깔은 반투명으로,

PFA등과 마찬가지로 내약품성도 높습니다.

 

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ETFE

ETFE는 PTFE와 에틸렌의 공중합체입니다.

PTFE와 에틸렌의 양쪽 특성을 합친 것 같은 특징을 가지고 있습니다.

ETFE는 용매에 녹는 것에 코팅제로 쓰입니다.

또 PFA와 동등한 내약품성, 저 마찰성을 가지고 있습니다.
한편, 절연성이나 내후성, 내열성 등은 PTFE에 뒤떨어집니다.

 

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PVDF

PVDF는 불소 수지 중에서 가장 기계적 강도가 뛰어납니다.

가공하기 쉽게 다양한 기계 부품 소재로 사용되고 있습니다.

ETFE와 비교하면 PVDF가 융해점이 100℃ 정도 낮아

사용 환경의 온도가 고온이 되는 경우는 녹지 않도록 주의합니다.

PVDF는 산업 기계 밸브와 캡, 파이프, 필름 시트나 벨트류 등 널리 사용되고 있습니다.

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PCTFE

PCTFE는 불소와 염소의 중합체입니다.
무색 투명한 불소 수지로, 내열성이나 절연성,

점착하기 어려운 등의 특징을 가지고 있습니다.

 

또 수증기와 각종 가스 등이 투과하기 어렵기 때문에

씰재와 펌프 부품, 튜브 등에 사용됩니다.

PCTFE는 미끄러우니 수지성의 베어링로도 사용되고 있습니다.

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ECTFE

ECTFE는 에틸렌을 중합하고 있어 유동성이 높아

가공하기 쉬운 불소 수지입니다.

고강도와 용해 가공성, 비 연소성, 내약품성,

내 방사선성 등 다양한 특성이 우수합니다.

ECTFE는 고온 환경이라도 기계 강도를 유지하면서

열이 드는 용기와 파이프 등의 소재로 쓰입니다.

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℃	JIS K 6935	327	310	260	220	270	245	151-178
g/cm^3	K 7112	2.13-2.20	2.12-2.17	2.15-2.17	2.10-2.20	1.73-1.74	1.68-1.69	1.75-1.78
MPa	K 7162	20-35	25-35	20-30	31-41	38-42	41-48	30-70
%	K 7162	200-400	300-350	250-330	80-250	300-400	200-300	20-370
[D스케일]	K 7215	D50-55	D62-66	D60-65	D75-80	D67-78	D53-57	D64-79
GPa	K 7171	0.53-0.58	0.54-0.64	0.55-0.67	1.25-1.79	0.90-1.20	0.66-0.69	0.60-1.99
GPa	K 7161	0.40-0.60	0.31-0.35	0.32-0.36	1.03-2.10	0.70-0.85	1.55-1.70	0.37-2.58
[0.69MPa, 3m/min]	K 6935	0.1	0.2	0.3	0.4	0.4	0.4	0.4
W/m·K	A 1412	0.23	0.19	0.2	0.22	0.24	0.16	0.17
10^-5/ K (-30℃～+30℃)		10	12	9	6	6	8	16
℃	K 7226	260	260	200	120	150	150	150
Ω･cm[50%RH,23℃]	K 6911	10^18	10^18	10^18	10^18	10^17	10^15	10^15
MV/m[3.2mm아츠시]	K 6935	19	20	22	22	16	20	11
[3.2mm두께]	K 7140,UL-94	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0
	산	초우 수	초우 수	초우 수	우수	우수	우수	우수
	알칼리	초우 수	초우 수	초우 수	우수	우수	우수	히데
	유기 용제	초우 수	초우 수	초우 수	히데	우수	우수	양
초우수: 대부분의 약품, 용제에 가혹한 조건 속에서도 훼손되지 않는다. 우수: 일부의 약품, 용제에는 특정 조건 하에서는 사용을 유의할 필요가 있다. 수: 사용하는 약품, 용제, 사용 조건을 상세히 검토할 필요가 있다. 양:일부의 용매에 녹는다.

 

불소 수지의 특징

PTFE

내열성, 내약품성, 전기적 특성에 뛰어나고 비싼 비 점착성, 

자기 윤활성을 갖고 있다.그래서 코팅재 등에 적합하다.

PFA

PTFE와 동등한 높은 특성을 갖고 있다.

이어 열 핵 융합 성형에서 복잡한 형상도 만들 수 있다.

FEP

PTFE와 비교하면 내열성이 60℃ 정도 낮지만 

그 외에는 거의 동등한 특성을 갖는다.열 핵 융합 성형이 가능.

ETFE

가공성이 좋고, 커트 스루 저항 등 기계적 강도가 뛰어나다.

또 높은 전기 절연성이나 내 방사선성도 가지고 있다.

PVDF

PTFE보다 높은 기계적 강도를 가진다.

내후성, 내약품성도 뛰어나고 오랫동안 떨어지지 않고 사용할 수 있다.

PCTFE

PTFE보다 기계적 강도나 내충격성이 높다.

또 광학적 성질이 뛰어난 것이나, 

극저온의 치수 안정성이 높은 등, 특징적인 성질을 갖는다.

ECTFE

PTFE보다 기계적 강도가 뛰어나다.또 용융 가공성이 높다.

 

또 여기에서는 대표적인 불소 수지인 

PTFE에 대해서 더 설명하겠습니다.

 

PTFE의 장점

내열성이 높다
PTFE는 연속 사용 온도가 260℃ 정도로 수지 중에서는

높은 내열성을 가지고 있습니다.

 

기계 내부의 열원 근처의 부품과 조리 도구와

식기류 등의 재질도 사용되고 있습니다.

 

내약품성이 높다
불소 수지는 약품에 노출되고도 퇴화하기 어려운 장점이 있습니다.
내약품성은 산업 기계에게 중요한 특성의 하나입니다.

예를 들면, 반도체 제조 및 약품 제조 기계가 

다양한 약품과 관련 부품이 있습니다.

 

약품에 닿아 떨어지지 않는 소재를 써야 합니다.
그래서, 내약품성 있는 불소 수지는, 파이프재 등 

매체를 운반하는 부품 소재로 적합합니다.

내마모성이 높다
불소 수지는 마찰 계수가 낮은 미끄러지기 쉬운 특성을 갖고 있습니다.

공업 제품의 내부에는 미끄러지는 부분이 많이 있어서

미끄러운 소재를 쓰는 경우가 있습니다.

PTFE제 시트를 붙이고 켜서도 다치지 않도록 하거나, 

베어링으로 쓰기 등 다양한 활용할 수 있습니다.

비 점착성이 높다
PTFE는 물질이 부착하기 힘든 특성을 가지고 있습니다.
예를 들면 가정용 조리 기구는 다양한 재료와 조미료가

부착하는 경우가 있습니다.

 

외에는 프린터, 복사기 등의 내부에서는 

종이와 잉크, 토너 등이 접촉하는 부품에는 PTFE제 롤러를 쓰고 있습니다.

잉크와 종이 성분이 부품 롤러에 부착하고 더럽히지 않도록 하고 있습니다.

 

절연성이 높다
불소 수지는 전기 저항 값이 높고, 절연성이 뛰어납니다.
기계의 내부에는 모터나 센서, 고압 기판 등 다양한 전자 부품이 있습니다.

전류가 주변 부품에 누설하지 않도록 절연성이 높은 소재로 덮을 필요가 있습니다.

불소 수지는 시트재, 코팅제 튜브 등에도 가공할 수 있어서 끊기에 적합합니다.
또 누설되어 버렸을 경우 때문에 타기 어려운 소재인 것이 중요합니다.

 

PTFE는 난연성이 높은 소재이기도 하므로, 

전자 부품 주위의 절연 부재로 자주 쓰이고 있습니다.

 

내후성이 높다
내후성과는 자외선 등에 장기간 노출된 경우 

특성이 떨어지지 않는 것입니다.

 

PTFE는 20년 등 장기간 자외선에 노출돼도 특성이 거의 변화하지 않아요.

그래서 건조물의 지붕과 농업의 비닐 하우스 등에 활용되고 있습니다.

 

PTFE의 단점

유동성이 거의 없어 가공성이 부족하다
PTFE는 열을 해도 유동성이 나쁘다, 

사출 성형을 향하고 있지 않습니다.

 

사출 성형을 할 수 없는 대량 생산할 경우 효율이 떨어집니다.
ETFE등 사출 성형 가능한 불소 수지도 있습니다.

수지 자체가 고가이다
다양한 이점이 있는 PTFE이지만 비용이 높은 점은 단점이 됩니다.

 

PTFE는 소재 비용뿐 아니라 가공 비용도 높아

부품의 재료 선정할 때는 기능상 필요한 곳에만 PTFE을 사용하도록 주의하세요.

 

 

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