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스페셜제품군

R-TPO

R-TPO란 Reactor made Thermoplastic PolyOlefin의 약어로써 반응기에서 직접 제조되었다는 의미로 컴파운딩(compounding)에 의해 만들어지는 C-TPO에 대응하여 사용되는 용어이다. 이번 호에는 세계적으로 10 여 개 회사에서만 생산하고 있는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 R-TPO 제품은 동일한 성형성능을 갖는 다른 범용 내 충격용 PP와 비교할 때 충격에 대한 저항성이 탁월하기 때문에, 높은 충격강도가 요구되는 범퍼 페이셔(bumper fascia), 계기판(instrument panel) 등 자동차 부품의 소재로 널리 활용되며, 여행용 가방, 가구, 공구함, 용기, 호스 등의 소비재 원료로도 사용되고 있다.


R-TPO를 구조적 관점에서 보면, 성분상으로는 일반 내충격용 PP와 크게 다를 것이 없으나 충격을 보완하는 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-propylene rubber) 성분이 제품 내에 적어도 25% 이상 포함되어 있으며, 생산관점에서 볼 때에도 R-TPO에 적합한 설비는 물론, 고도로 숙련된 생산기술이 요구되므로, 일반 내충격용 PP와는 확연히 차별화 된다고 말할 수 있다.

폴리미래는 그 전신인 대림산업 시절 국내 최초로 R-TPO제품을 시장에 선보였으며, 이후 라이온델바젤의 선진 촉매와 제품 디자인 기술을 도입, 제품을 추가적으로 출시하는 동시에 제품의 성능을 지속적으로 최적화하여 경쟁사 대비 확고한 경쟁우위를 점하고 시장 지배력을 확대하고 있다. 앞에서 언급하였듯이 R-TPO 제품은 일반 내 충격 PP 제품과 비교시 매우 우수한 충격강도를 가지며 성형성능 또한 우수하여 자동차용 부품소재를 비롯한 다양한 분야에 활용 가능한 제품이다. 특히, 자동차 부품의 원료 관점에서 보면, 기존의 자동차용 복합소재가 일반 내 충격 PP만으로는 부족한 충격강도를 보완하기 위하여 고가의 상업용 고무를 일정 비율 충진하여 사용하게 되는데, 이 경우, R-TPO의 사용을 통하여 고가의 고무함량을 줄일 수 있어서 상당수준의 원가절감 효과를 거둘 수 있다. 원가절감의 목적 이외에, 이 제품을 기초 원료로 하여 충진제 및 기타 용도에 부합하는 첨가제, 안료 등을 함께 배합한 다른 용도의 컴파운드 TPO (C-TPO) 사용까지 고려하면 그 용도는 매우 다양하며 , 그 적용추세는 일반 소비재와 산업자재 영역까지 날로 확장되고 있다.

 

폴리미래 R-TPO 제품의 특징과 개발현황
폴리미래는 스페리폴 공정을 사용하는 PP 제조사 중, 아시아에서 유일하게 두 개의 연결된 기상반응기를 보유하고 있으며(그림 1), 이 설비를 이용하여 30% 또는 그 이상의 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-propylene rubber, EPR)성분을 포함하는 pp를 제조 할 수 있다. 이렇게 제조된 폴리미래의 R-TPO 제품은 반응기 내의 동일한 촉매상에서 고 함량의 고무성분이 일반 pp와 함께 직접 중합 반응되어 제조되므로 고무성분과 그 기반이 되는 호모매트릭스 pp가 분자단위로 매우 균일하게 분포되어 있다는 특징을 가지며, 이러한 특징은 R-TPO를 사용하지 않고 컴파운딩을 통하여만 혼련된 제품에 비해 상대적으로 보다 균일한 성능을 발휘하게 하는 것으로 믿어진다.


현재 상업적으로 활용가능한 폴리미래의 R-TPO 제품은 물성적으로 우수한 저온충격강도를 갖는 동시에 가공성과 도장성능 등이 우수하여 원가절감을 목적으로 하는 자동차용 부품 소재 용도로 많이 쓰이고 있으며, 일부 부품에는 컴파운드가 아닌 단독원료 만으로도 적용되고 있다. 이러한 용도로의 제품적용은 환경이슈와 관련한 차량 경량화 등의 요구추세와 맞물려 그 사용이 더욱 확대될 것으로 전망되며, 이러한 예상을 바탕으로 폴리미래는 보다 다양하고 개선된 성능을 갖는 제품의 개발에 박차를 가하고 있다. 예를 들어, 세계 PP 시장을 선도하는 라이온델바젤의 최신 촉매기술과 오랜 제품개발 경험을 바탕으로 한 제품 디자인 능력을 폴리미래가 보유한 두 개의 기상 반응기 설비와 숙련된 운전 기술에 접목시켜 서로 다른 성능을 발휘하는 두 종류의 EPR 고무를 반응기에서 직접 제조하거나, 이와는 별도로, 보다 향상된 흐름성을 갖는 제품 또는 보다 높은 차원의 굴곡강도를 갖는 제품을 개발하고자 하는 노력이 그것이다. 또한, 폴리미래가 보유하고 있는 설비적 장점을 활용하여 치수안정성이 개선된 제품, 외부 충격에 대하여 피 충격부분이 하얗게 변하는 백화현상을 개선할 수 있는 제품 등이 생산 가능하여 고객의 요구에 맞는 다양한 제품들이 조만간 시장에 선 보여질 예정이다.

 

폴리미래 RTPO grades
Properties Unit BA238A EP200R
MFR dg/min 11 21
Tensile Strength @Y ㎏/㎠ 190 190
Flexural Modulus ㎏/㎠ 9000 7500
Notched @23℃ kgcm/cm NB NB
IZOD Impact @-30℃ 8 9

폴리미래 RTPO 생산공정



 

RTPO 사용 자동차 부품



 

자동차 외 RTPO 적용 예


R-TPO 전망
자동차용 TPO 소재는 1980 년 후반 이후 그 적용에 대한 적극적인 연구가 시작되었다. 적용 초기의 경험부족과 취약한 도장 성능 등과 같은 기술적 어려움이 소재적용의 확대에 많은 장애가 되었으나, 부족한 품질의 개선과 함께 적용이 급속히 확대되면서 지금은 전 세계의 거의 모든 자동차 부품 제조사가 R-TPO 소재를 그들 부품의 핵심 원료로 사용하고 있다.
자동차용 TPO 소재는 내 충격 pp 기반에 충격강도 보완 목적의 EPR 고무성분과 굴곡강도 보완을 위한 필러(Talc)를 함께 컴파운딩 한 것을 기본 조성으로 한다. 일반적으로, 자동차용 소재는 충돌시의 안전성을 확보하기 위해 높은 수준의 충격강도가 기본적으로 요구되는데, 이를 위하여는 고가의 고무성분의 사용이 불가피하여 소재의 단위원가 상승을 유발한다. 자동차 산업에서의 치열한 경쟁은 자동차 제조사들로 하여금 소재가 갖추어야 할 품질을 기본적으로 만족하는 동시에 원가를 절감하는 방법을 강구하게 하였고 이에 따라 고성능의 저가 소재에 대한 요구가 커지게 되었다. R-TPO는 이러한 요구조건을 만족시키는 최적의 제품으로, 기존의 C-TPO를 대체할 수 있는 후보물질로 일찌감치 연구되어 왔으며 국내외 많은 resin maker에서 이러한 목적을 충분히 달성할 수 있도록 활발한 연구가 이루어져 현재 그 적용이 날로 확대되고 있다.


자동차 시장의 환경변화는 원료 측면에서도 많은 변화를 초래한다. 현재 자동차 시장은 시대와 유행, 환경적 요구, 지리적 시장 특성에 따른 소비자의 제품에 대한 기능적, 심미적 선호도가 날로 다양해지고 있으며, 이러한 요구를 충족시키기 위한 소재차원에서의 연구도 한층 강화되고 있다. 또한 미국, 일본 등의 자동차 시장을 중심으로 자동차 내외장재의 공학적 안전성이 날로 강화되고 있으며, 특히, 부품 고유의 기능으로서의 내 충격성은 물론, 부품 파괴후의 안전성까지 고려하는, 파괴 후 Sharp Edge Free 특성 등과 같은 안전규격 까지도 요구하는 것이 현 추세이다. 이러한 환경변화에 부응하여, R-TPO 원료도 이전의 단순한 원가절감 차원의 용도에서 벗어나, 소비자의 다양한 요구를 만족시키기 위한 고기능 소재, 또 날로 강화되는 안전규격을 충족시킬 수 있는 안전소재로서 인정받기 위하여 이전보다 더욱 활발한 원료 성능 개선의 연구가 진행될 것으로 예상된다. 이를 위하여는 제품의 구조를 용도에 맞게 디자인할 수 있는 축적된 기술과 경험, 반응기 운전기술, 또 다양한 기능을 구현할 수 있는 생산 설비의 3박자가 갖추어 져야 하며, 폴리미래는 이들 세 요소를 모두 갖추고 있는 이 분야의 선두주자로 용도에 맞는 제품을 개발하기 위한 활발한 연구활동을 계속하고 있다.

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