HANDLER

폴리옥시메틸렌(Polyoxymethylene, POM)은 높은 강도, 치수 안정성, 내화학성을 바탕으로 기어, 베어링, 슬라이더 등 마찰·마모 부품에 폭넓게 사용되고 있다. 특히 POM은 더욱 우수한 내 마모 특성을 구현하기 위해 실리콘, 몰리브덴, 폴리머계, 불소계 등의 첨가제를 함께 사용하기도 한다.

그러나 최근 PTFE(Polytetrafluoroethylene)와 같은 불소계 첨가제(PFAS, Per- and Poly fluoroalkyl Substances)의 환경 잔류성과 인체 유해성 논란으로 인하여 유럽연합(EU)은 REACH 규제를 중심으로 PFAS 전면 사용 제한을 추진 중이다. 또한 미국 EPA에서도 단계적 사용 금지 계획을 발표하였다. 이러한 규제 강화는 단순히 특정 첨가제의 대체 문제를 넘어, 플라스틱 산업 전반의 기술 패러다임 변화를 촉진하고 있다.

PFAS-free POM으로 전환할 때 가장 큰 어려움은 마찰 및 마모 특성의 저하이다. 불소계 첨가제가 사라지면 상대 재와의 직접 접촉이 증가하여 마찰계수가 높아지고, 초기 마모량이 증가하며, 내열 윤활 효과도 감소한다. 또한 불소계 첨가제는 미세한 입자 분산을 통해 전이 막(transfer film)을 형성하는 특성이 있는데, 이를 대체할 비불소계 첨가제는 동일한 거동을 구현하기 어렵다.

이로 인해 마찰계수 상승, 마모량 증가, 소음 및 발열 증가, 윤활 안정성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 PFAS-free 신규 조성의 개발은 단순히 첨가제를 대체할 뿐만 아니라 고체 윤활, 결정 제어, 표면 상호작용을 모두 고려한 복합적 접근이 필요하다.

내 마찰/마모 KOCETAL® TF series는 PTFE가 처방되고 있어 PFAS-free 신규 조성의 확보가 필수적이다. 코오롱ENP는 연구를 통하여 이를 확보하여 금번에 소개하고자 한다. KOCETAL® TF series와 PFAS-free 신규 조성의 ISO 물성은 표 1, 마찰계수(Coefficient of friction)는 그림 2, 비 마모량(Specific wear rate)은 그림 3과 같다.

마찰계수(Coefficient of friction)는 물체 표면이 서로 접촉하여 상대 운동을 할 때 마찰력이 얼마나 강한지를 수치로 나타낸 값으로 이 값이 작을수록 물체 간 마찰 저항이 작다는 것을 의미하며 윤활성이 우수하다는 것을 나타낸다. 비 마모량(Specific wear rate)은 소재가 마찰 접촉 중 얼마나 쉽게 마모되는지를 비교할 수 있는 수치로 값이 작을수록 내마모성이 우수하다는 것을 나타낸다.

PFAS-free 신규 조성은 KOCETAL® TF series와 유사한 수준의 기계적 물성을 보여주면서 우수한 내 마찰/마모 특성을 지닌다.

코오롱ENP는 지속적인 연구개발을 통해 환경 규제에 대한 선제 대응과 고객의 니즈에 부합하는 소재 개발 및 개선, 기술지원 등을 통해 빠르고 정확한 솔루션을 제공하고 고품질의 제품을 제공하기 위해 노력할 것이다.