Non Phthalate LGflex GL500 - Chemwide · 2014. 11. 12. · LG POLYMER JOURNAL | 2014 AUTUMN. 11 Non...

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PVC/가소제팀홍성준 [email protected]

제 .품 .소 .개 .?

LG POLYMER JOURNAL | 2014 AUTUMN. 10

01 서론

플라스틱재료는수지단독으로소기의성능을발휘하

지못하는경우가대부분이며, 이른단점을보완하기위

하여 여러 첨가제를 혼용하여 특성에 맞는 최종 상품을

만들게된다. 고분자의유연성이나가공성을향상시키기

위해서도 여러 첨가제가 사용되는데, 폴리염화비닐수지

의경우상온에서단단하고깨지기쉬운유리상의물질이

지만, 여기에 가소제를 첨가함으로써 용융온도 및 용융

점도를저하하여성형가공하기쉬운상태를만든다. 이

와같이플라스틱의부서짐을제거하고소성가공하기쉽

게하는것을가소화(Plasticization)라고한다. 대부분의

가소제는활성이없는액체로서용매의기능과유사한역

할을 하지만, 용제와 비교하여 분자량이 크고 휘발하기

어려운점에서용제와다르다.

가소제는파이프, 샤시및특수한제품을제외하고는모

든폴리염화비닐수지에사용되어진다.

즉, 압출 성형, 사출 성형, 캘린더링 뿐만 아니라,

Plastisol 형태로 코팅 성형과 몰드 코팅 성형 가공법을

통하여, 전선, 차량용몰딩제품, 전기/기계제품, 장난감,

필름, 시트, 인조가죽, 타포린, 테이프, 식품포장재, 벽지,

바닥재, 자동차하부코팅재등의광범위한분야에사용

되고있다.

염화비닐수지외에는고무, 우레탄, 셀룰로스수지등에

적용되고있지만그수요는크지않다.

가소제는폴리염화비닐수지에첨가되어용융점도및

유리전이온도(Tg) 를낮추어가공성향상및최종제품의

유연성, 내한성등여러가지물성및기능을부여하는필

수 첨가제로, 대표적인 종류로는 프탈레이트계

(Phthalates), 지방산계(Aliphates), 트리멜리테이트계

(Trimellitates), 폴리에스터계(Polyester), 에폭시계

(Epoxy), 포스페이트계(Phosphates), 글라이콜계

(Glycol) 등을들수있다.

프탈레이트계가소제는상용성, 가공성, 물성등은우수

하나유해성으로인하여많은국가에서법령으로규제하

고있으며, 대표적인예로는미국의 CPSIA법령, 유럽의

Directive 2005/84/EC 지침서에따른 Reach, 노르웨이

RoHS 등이 있으며, 최근 전기전자 제품의 규제 대상인

Non Phthalate 가소제LGflex GL500


Non Phthalate 가소제 LGflex GL500

Items Unit DOP DINP GL300 GL500 Test method(JIS/ASTM)

M.W (molecular weight) g/mol 391 419 391 365

Viscosity (20℃) cP 80 81 82 80 JIS K6751/D445

Specific Gravity (20℃) - 0.986 0.975 0.984 0.995 JIS K6751/D4052

Color APHA 20 Max 25 Max 20 Max 30 Max JIS K6751/D5386

Acid value KOH mg/g 0.02 Max 0.03 Max 0.03 Max 0.03 Max JIS 6751/D1045

Heatloss Wt% 0.07 Max 0.07 Max 0.07 Max 0.2 Max JIS K6751

Boilling Point ℃ 386 400 400 365 JIS K6751

Freezing Point ℃ -55 -49 -45 -45 JIS K6751

Flash Point ℃ 206 213 238 210 JIS K6751

Phthalate Content ppm Detected Detected N.D. N.D. GC-MASS

Metal Content ppm N.D. N.D. N.D. N.D. ICP-MASS

PAHs ppm N.D. N.D. N.D. N.D. GC-MASS

RoHS에서도추가규제물질로유력한상태이고국내에서

는공산품기술표준원고시제2009-0978 호에따른“품

질경영 및 공산품 안전관리법”에 근거한‘자율안전확인

대상공산품의안전기준’을통해규제하고있다. 일반적

으로국가별로규제대상이되는프탈레이트가소제의종

류는DEHP, DNOP, BBP, DBP, DINP, DIDP 등 6가지

종류이다. 프탈레이트가소제의규제대상은국가별다소

의차이는있으나, 대체로어린이및영/유아들이생활하

거나 놀이기구로 사용되는 제품들이 주를 이루고 있고,

이외에도 국내에서는 벽지, 바닥재 등에 DEHP, DBP,

BBP 등 3종가소제사용제한규제가있으며, 향후지속

적으로프탈레이트가소제사용범위가제한될것으로예

상된다. 현재벽지, 바닥재에는대체품으로 Phthalate계

인 DINP와 Non-Phthalate계인 DOTP(GL300)를주로

사용하고있다.

2007년 LG화학에서는 내분비계 장애물질 등 환경

Issue 및규제에자유로운Non-Phthalate 가소제인LG

flex GL300을 개발하여 상업화에 성공하였다. 하지만,

기존 프탈레이트계 가소제 대비 동절기 배합시 점도 상

승, 겔링성저하, 가소화효율저하, 원지뒷면이행성, 내

광성등의문제가발견되고있다.

2014년에는 고객의 소리를 충분히 반영하여, 겔링성,

가소화효율, 점도, 원지뒷면이행성등을향상시킨새로

운제품GL500을출시하였다.

02 본론

좴특성좵

- 非환경호르몬

- 非Phthalate

- 점도, 겔링성, 벽지제품이행성등우수

- 가소화효율, 작업성등우수

좴용도좵

- Sol 업종 (벽지, CLS, 바닥재등)

- 이외에 Sheet, Wrap, Compound 등다양한용도로

사용될수있음

좴일반물성좵

제 .품 .소 .개 .?


좴가공물성좵

일반물성

DOP 수준의가소화효율과배합성(가소제흡수속도)을

나타내며, DINP수준의겔링성을확보하였음.

처방별가공특성

①벽지처방

벽지의 제조과정을 살펴 보면, 염화비닐 수지, 충전재,

안료를 포함하는 고상의 원료와 가소제, 안정제, 점도저

하제용 첨가제를 포함하는 액상의 원료를 혼합하여

[ 비중 ]

온도 비중

0 1.013

5 1.010

10 1.007

15 1.003

20 0.999

25 0.996

30 0.992

35 0.988

40 0.984

45 0.980

50 0.977

55 0.973

60 0.969

65 0.965

70 0.961

75 0.958

80 0.955

85 0.951

90 0.946

95 0.942

100 0.938

온도(℃)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1.02

1

0.99

0.98

0.97

0.96

0.95

0.94

0.93

비중

y = -0.000x + 1.014R2 = 0.999

● Gelling성

GoodDINCH DINP DOP GL500 GL300

Bad

GoodDOP GL500 DINP GL300 DINCH

Bad

● 내광성

DOP DINP GL300 GL500 DINCH

81.583.0 83.5

81.5

84.0


288 332 378286

430


1.60.4 0.5

12.3

0.9

● 경도(가소화효율)

● 가소제흡수속도(sec)

● 가열감량(%)

1.01



Plastisol을제조한다음, 이Plastisol을원지에코팅하여

겔링, 인쇄, 발포및엠보공정을거쳐벽지가생산된다.

이때Sol의점도는코팅공정에서코팅특성및벽지의생

산성을결정하는주요물성이며, 일반적으로점도가낮을

수록유리하다. 그리고이행성이열악할수록가소제가원

지가베어나오는현상이심할수있으며, 이로인해시공

시접착력등의문제가생길수있으며, 제품표면에도끈

적거리거나더러운오염물질이부착되기쉬울수있다.

GL500 가소제는기존사용하는첨가제와상용성이우

수하면서, GL300대비배합 sol 점도및겔링성이우수할

뿐만아니라, 벽지에서내이행성이우수하다.

[ 표 1 | 벽지처방가공특성 ]

구분#1 #2 #3

DINP GL300 GL500

배합직후 38℃ 3750 3950 3800

점도 1시간후 24℃ 6000 6600 5900(cPs) 1시간후 24℃ 6250 6700 6300

1일후 24℃ 6450 7400 6500

배율 2.72 2.78 2.78

발포백색도 76.3 80.5 79.5

Cell 상태 STD 양호 양호

표면 STD 양호 양호

Gelling Start Temp. 우수 열세 우수

원지뒷면 Bleeding성 우수 열세 보통

●처방 : PVC100, Filler 140, TiO2 12, 발포제 3, 가소제 85, 점도저하제 10, 안정제 3phr

[ 그림 1 | 발포 Cell ]

#1. DINP#2. GL300#3. GL500

[ 그림 2 | Fusion Test(겔링/용융특성) ]

G’(P

a)

G”(Pa)

temperature(℃)

1000E5

1000

10000

100.0

1.000

10.00

1000E5

1000

10000

100.0

1.000

10.00

0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0

1 DINP2 GL3003 GL500

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②CLS 처방

GL500 가소제는 CLS처방에서도 벽지 처방과 마찬가

지로, GL300 대비, 점도및겔링성이우수하다.

③Sheet (연/경질)

현재 DOP 및 DINP, GL300을 사용하고 있는 업종에

대해서대체가가능하며, GL500은가소화효율및가소

제 흡수속도(작업성)은 GL300, DINP 대비 우수하며

DOP와 유사 수준이다. 적은 함량의 가소제를 사용하면

서, 동일한Flexibility을부여할수있다.

④바닥재Sol 함침층

Sol 함침층에요구하는물성은낮은점도및빠른겔링

성이며, GL500은GL300대비점도및겔링특성이우수

하다.

⑤장갑처방

GL500은DINP 대비고온경시및고온내열변색이우

수하며, GL300 대비이행성및겔링특성이우수하다.

[ 그림 3 | 원지뒷/앞면이행성 ]

DINP

뒷면

앞면

GL300 GL500

[ 표 2 | CLS 처방 ]

#1 #2 #3 #4

Item DOP DINP GL300 GL500

6rpm 12rpm 6rpm 12rpm 6rpm 12rpm 6rpm 12rpm

Viscosity1hr aging 5600 4900 5400 4700 4500 4100 4100 3400

(25℃, cP)1 day aging 6000 5500 5700 5200 6700 6100 4500 4100

경시변화 1.07 1.12 1.06 1.11 1.49 1.49 1.10 1.21

배율 4.25 4.31 4.38 4.29

발포백색도 41.37 41.31 42.93 41.77

Cell 상태 양호 양호 양호 양호

표면 양호 양호 양호 양호

내열성 양호 열세 우수 양호

유동성 양호 양호 열세 양호

겔링성(1이우수) 1 3 4 2

●처방 : PVC100, Filler 30, 가소제 67, 안정제3, 발포제 M/B 6phr



[ 그림 4 | Fusion Test(겔링/용융특성) ] [ 표 4 | Sheet (연/경질) ]

Items DOP GL300 GL500

Hardness 79.0 83.0 79.5

Tensile Strength(kg/cm2) 163.7 173.0 172.8

Elongation Rate (%) 373.9 342.4 351.8

Migration Loss (%) 9.5 8.2 11.1

Volatile Loss (%) 3.5 1.6 6.2

Plasticizer 4’45” 6’08” 4’39”absorption Time

●처방 : PVC100, 가소제 55, ESO 2, 안정제 3phr

[ 표 3 | 바닥재 Sol 함침층 ]

#1 #2 #3

Item DINP GL300 GL500

6rpm 12rpm 6rpm 12rpm 6rpm 12rpm

Viscosity 1hr aging 4200 3850 6100 5200 4500 3850

(25℃, cP) 1 day aging 4300 3900 5100 4550 4400 3800

Fusion Test Gelling 시작점(℃) 65.1 71.4 64.6

●처방 : PVC100, 가소제 65, Filler 130, 안정제 4, 점도저하제 10, 분산제 1, 소포제 1phr

G’(P

a)

G”(Pa)

temperature(℃)

Fusion(G’,G”)Fusion Test1000E5

1000

10000

100.0

1.000

0.1000

10.00

1000E5

1000

10000

100.0

1.000

0.1000

10.00

0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0

DOPDINPGL300GL500

In’I(

Pa,s

)

temperature(℃)

Compex ViscosityFusion Test10000

1000

100.0

1.000

0.1000

10.00

1000E5

1000

10000

100.0

1.000

0.1000

10.00

0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0

DOPDINPGL300GL500

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[ 그림 5 | 장갑처방가공특성 ]

[ 그림 6 | Fusion Test(겔링/용융특성) ]

1hr

Viscosity 25℃(cPs)

1day 2days

DINP GL300 GL500

485 495380

515 495380

530 500380

1hr

Viscosity 55℃(cPs)

1day 2days

DINP GL300 GL500

316270 230

400290 265

420 470

T/S (kg/cm2)

Tensile Strength (kg/cm2), Elongation(%)

Elongation (%)

DINP GL300 GL500

192 181 192

301 279 286

Filterability (sec)

170160 150

Migration Test

2days

DINP GL300 GL500

795

DINPGL300GL500

G’(P

a)

G”(Pa)

temperature(℃)

Complex viscosity (Log)1000E5

1000

10000

100.0

1.000

0.1000

10.00

1000E5

1000

10000

100.0

1.000

0.1000

10.00

0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0

DINPGL300GL500

G’(P

a)

temperature(℃)

storage modulus1000E5

1000

10000

100.0

1.000

0.1000

10.00

0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0

DINPGL300GL500

● Hakke Rehometer 20mm plate 0.5mm Gap size, 20℃/min. Temp. raising & osillation



좴품질인증좵

GL500은 Phthalate 15종, 6대중금속, SVHC 등환경

규제 물질이 함유되지 않아 환경 규제에서 자유롭고,

FCA 21 CFR 175.300 분석 Certification을 확보한

Non-Phthalate 가소제입니다.

03 결론

이번신제품인 LG flex GL500은기존 GL300의작업

성, 가소화효율, 점도, 겔링성, 벽지뒷면이행성등이개

선된제품으로, GL300 대체뿐만아니라, 유해성논란이

있는 프탈레이트 가소제를 대체할 수 있는 Non-

Phthalate계가소제이다. LG 고유의신물질인GL500은

국내특허출원을완료하였으며, 국제공인검사기관인

Microbac 및미연방규정의 21CFR(FDA)의규격에부합

하는가소제로, 환경규제강화로인한프탈레이트가소제

대체제품및수출규제등의문제해결이가능하리라기

대된다. 고객과의지속적인커뮤니케이션을통하여고객

에게보다높은가치의제품과서비스를제공할수있도

록노력하고있기에GL500 신제품의판매량도빠른시일

내에확대될것으로기대하고있다.

[ 그림 7 | 고온내열변색 ]

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