불소수지의 개요

불소수지의 분자구조는 C-C 결합으로 이루어진 폴리에틸렌과 같은 구조인데 폴리에틸렌 수소의 일부 또는 전부가 불소원자로 대치된 구조를 가진 합성수지이다.
시판되는 불소수지의 70%가 POLYTETRAFLUOROETHYLENE(PTFE)이며 이는 테프론이란 상품명으로 알려져 있는 결정성수지로 260℃에서의 장기사용에 견디는 내열성이 있고 내약품성, 전기절연성, 고주파특성, 비점착성, 저마찰계수, 난연성 등이 우수한 플라스틱이다.
불소수지의 우수한 성질은 불소와 탄소간의 강한 결합에너지(C-F 결합에너지 110~116Kcal/mol)에 기인하기 때문이며, 탄소의 주쇄주위가 모두 불소로 둘러싸여 있는 PTFE가 최고의 특성을 구비하고 있으며, 비점착성, 저마찰성, 내후성 등의 성능이 부가되어 타 고분자와 구별되는 분야에 널리 사용되고 있다.

불소수지의 특징

내열성-불소수지는 난연성이고 우수한 내열성을 가지고 있다. 특히, TFE,PFA는 상용온도 260℃, 단시간에서는 300℃까지도 사용할수 있다. FEP는 이것보다 약 50℃낮으며 PCTFE는 최고 120℃까지 사용 가능하다.
내약품성-불소수지는 모든 화학약품에 대해 우수한 저항성을 나타낸다. PTFE,FEP,PFA는불소가스,3불화염소,용융알칼리금속을 제외한 모든 화학약품에 대하여 안정하고, 모든 산,알카리,산화제,유기용제에도 침식당하지 않는다.
전기적성질-전기절연성이 양호하고,고주파특성도 우수하다. 특히, PTFE는 넓은 주파수 영역에 걸쳐 비유전율및 유전정접이 일정하고 그리고 모든 절연재중에서 최소이다.
마찰,마모특성-모든 고체에 비해 가장 낮은 마찰 계수를 가지며 특히한 자기윤활성을 가지고 있다.단, PTFE 단독으로서는 마모가 크고, 내Cold flow성도 좋지 않으므로 각종 충전제(탄소,흑연,2황화몰리브덴,브론즈,유리섬유,탄소섬유 등)를 배합하여 내마모성, 내하중성을 향상시키고 있다.
비점착성-불소수지에는 특이한 비점착성이 있고 어떠한 점착성물질도 점착되지 못한다. PTFE는 특히 이 성질이 강하다.가령 점착성 물질과 접촉하여도 떨어지기 쉽다.

불소수지의 종류

PTFE(Polytetrafluoroethylene)

가장 낮은 마찰계수
높은 내열온도
우수한 내마모성
우수한 이형성
우수한 내화학성
우수한 비점착성
사용온도 260℃



PFA(Perfluoroalkoxy)

낮은 마찰계수
탁월한 내화학성
우수한 내열온도
내구성은 PTFE보다 다소 열세
우수한 용융성 및 흐름성
마모조건에서의 우수한 강도
비점착성
사용온도 260℃



FEP(Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer)

낮은 마찰계수
우수한 내화학성
우수한 비점착성
우수한 전기절연성
PTFE보다 우수한 내부식성
사용온도 205℃



ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene Copolymer)

우수한 내화학성
우수한 내마모성
사용온도 150℃


PTFE

모든 불소화합물 중에서 가장 높은 내열온도(260℃, 연속사용온도)를 가진다. 거의 모든 화학약품에 침식되지 않으며 좋은 절연성과 전기적 특징을 가지고 있으며 모든 고체 중에서 가장 낮은 마찰계수를 지닌다. 불소수지 중에서 가장 많이 사용되며 그 용도로는 O-Ring, 가스켓, 튜브, 와이어, 특유의 비점착성으로 슬라이딩 베어링과 탱크 라이닝제로 쓰인다.

PFA

PFA는 PTFE와 비슷한 내열성을 지니며 투명성과 더불어 상대적으로 높은 온도에서의 기계적 성질이 좋다. 가장 큰 특징으로 일반적인 플라스틱 가공방법인 사출 및 압출성형이 가능하다. 청결성이 중요한 반도체 wafer basket, 파이프, 내부식성 라이닝용으로 쓰인다. 파우더 페인팅이 가능하며 필름으로 압출성형 가능하다.

FEP

FEP는 PTFE보다 다소 낮은 200℃의 내열성을 지니며 다른 특성들은 PTFE와 유사하다. PFA와 같이 사출성형이 가능하며 높은 절연성과 난연성, 작업성으로 컴퓨터와 케이블, 고속 광통신용의 절연체로 쓰인다. 내후성과 투명성이 뛰어나므로 태양전지 덮개용 필름으로 사용되며 파우더 페인팅이 가능하다.

ETFE

ETFE는 약 150℃의 내열성을 지니며 사출과 압출성형이 가능하다. 상대적으로 기계적 성질이 좋으며 화학적 내식성과 전기적 특성도 우수하다. 자동차 연료호스 라이닝, 화학펌프 하우징 기타 와이어용으로 쓰인다.

PVDF

PVDF는 150℃의 내열성을 지니며 다른 불소수지보다 우수한 기계적 성질과 전기적 성질을 지니고 있다.

PCTFE

PCTFE는 150℃의 내열성을 지니며 화학적성질은 다른 불소수지보다는 다소 약하지만 우수한 기계적성질을 지닌다. 압축, 압출성형 되며 화학기기, 펌프와 커플링, 방수 필름용으로 사용된다.

구분 PTFE PFA FEP ETFE ECTFE PVDF 나일론6
내열성(상용, ℃) 260 260 205 150 150 150 120
전기적성질
난연성 (1) 0.1% 95 95 95 30 60 43 24
기계적성질
저마찰성
내약품성 ×
알칼리 ×
용제 ×
비점착성 ×
내후성 ×
투명성
성형성
비중 3.17 2.15 2.15 1.73 1.70 1.76 1.13

범례 : ◎ 대단히 우수, ○ 우수, △ 사용가능, × 사용불가능
주 (1) 0.1-산소 한계지수(Vol%), 지수가 클수록 난연성이 큼.
주 (2) 얇은 성형품의 경우

Filled PTFE

PTFE는 제반 물성이 우수한 재료이나 본래 폴리머이므로 기계적 부품으로 사용할 때 내마모성, 압축특성 등의 기계적 물성이 떨어지는 것이 사실이다.
PTFE는 충전제를 혼합하므로써 윤활유없이 사용할 수 있는 저마찰계수의 유지 및 압축특성 등을 크게 개선할 수 있다. 강성, 압축강도, 내크리프성이 강화되고 열팽창계수도 작아진다.
충전제에 의한 물성 개량은 다음과 같다.

충전제의 종류와 물성 영향

충전제
형태 혼합양 효과
Glass Fiber
Milled Fiber > 40%
흑연, MoS2, Carbon과 병용
강성율 향상
내마모성 향상
내크리프성 향상
내화학성 향상
Carbon
Carbon Fiber
Powder
Milled Fiber
> 35%
흑연, Bronze, Glass와 병용
압축강도 향상
내마모성 향상
열전도도 향상
Graphite Powder
> 25%
흑연, MoS2, Carbon과 병용
마찰/마모성 향상
윤활특성 향상
내부식성 향상
Bronze Powder > 60%
Carbon, 흑연, MoS2와 병용
내크리프성, 압축강도 향상
압축강도/내마모성 향상
열전도도 향상
MoS2 Powder > 5%
Glass, Bronze와 병용
자기 윤활성 향상
저마찰 특성 향상

PTFE 제반물성표 기존 홈페이지 PTFE 물성표 참조
단, 시험방법 중
ASTM D 621 → ASTM D 395
JIS K 6891 → ASTM D 638
Compressive Strength 시험방법은 ASTM D 695

PTFE 생산공정

PTFE 압축성형 공정
PTFE 압축성형공법으로 부품 및 소재를 생산하는 공정으로 내열성, 윤활성, 전기절연성, 비점착성, 내약품성 등이 요구되는 전기, 전자, 반도체, 자동차, 기계 분야의 부품들을 생산합니다.
당사가 개발한 PTFE 저마찰 소재는 특수한 충진재를 혼합하여 불소수지의 특성을 유지한 채 내압, 내마모, 내크리프성 등 기계적 강도를 향상시킨 것으로서 이들 소재를 절삭 가공하여 기계, 자동차, 중장비 부품등으로 사용합니다.
PTFE 분말소재를 원하는 형상의 틀(금형)에 충진하여 압축 Press기로 성형된 제품으로 용도에 따라 각종 충전재를 혼합한 제품도 생산합니다 .

  사출성형 공정
PTFE, PFA, ETFE 등을 이용한 사출성형을 비롯하여 고기능의 엔지니어링 플라스틱(PP, PBT, PEEK) 제품을 사출성형합니다.

PTFE 정밀가공 공정
순수 PTFE 및 Filled PTFE 소재 등을 사용하여 CNC선반 및 Machining 센터에서 정밀가공하는 공정입니다.
각종 복잡형상 제품도 생산가능하며 엄격한 온도유지를 통하여 고객의 요구에 부응하는 정확한 치수의 제품을 생산합니다.

CNC Engineering