Bulk 중합공법PVC제품의단점을 개선한경질압출용PVC 계발 Chart of the Standardized Effects (response is OUTPUT, Alpha = .10) A : 평균입경 B : 중합도 C : 용융점도

1

Bulk 중합공법 PVC제품의 단점을개선한 경질 압출용 PVC 계발

Bulk 중합공법 PVC제품의 단점을개선한 경질 압출용 PVC 계발

LG화학 PVC공장

문 성 주

Theories and Applications of Chem. Eng., 2003, Vol. 9, No. 2

화학공학의 이론과 응용 제9권 제2호 2003년

3161

Mass PVCMass PVCMass PVCMass PVC

카 렌 다

압 출 가 공

카 렌 다

압 출 가 공

발포제품코 팅 용발포제품코 팅 용

당사 보유공정

Paste PVC

PVC 제품 소개

사용 분야

Suspension PVC



3162

2

MASS PVC 란?MASS PVC 란?

Mass 공정Mass 공정

• 생산성이 높다

• 제조원가가 싸다

• 생산성이 높다

• 제조원가가 싸다

Suspension 공정Suspension 공정

• 가공 까다롭다

• 미세분진 많다

• 백색도 열세

• 가공 까다롭다

• 미세분진 많다

• 백색도 열세

VCM

개시제

분산제

물

본 중합기본 중합기

중합기중합기

건조건조

PVCPVCPVCPVC

VCM

개시제

저장조저장조

탈수탈수

SEED

예비중합기예비

중합기



3163

SUSSUS

MassMass

100℃100℃ 150℃150℃ 200℃200℃가공온도가공온도

MASS PVC의 품질문제MASS PVC의 품질문제

분진문제

가공조건

MassMass SUSSUS

현장이 분진으로 오염되어배합실 작업자가 사용기피

고객의 불만

가공온도 범위가 좁아 가공하기까다롭고 조건이 조금이라도맞지 안으면 압출량, 충격강도 등물성이 떨어진다.

SUSSUS

MassMass

백 색 도백색제품에 사용이 곤란하고

내열성 저하로 장기 작업이

어렵다.



3164

3

8080

6060

4040

2020

만톤만톤

9696 9797 9898 9999 0000 년

우리의 문제는?우리의 문제는?

SUS 가동율

Mass 가동율

72727575

4949

69697474

76769191

104104 104104107107 107107

9999104104 104104100100

국내 수요 및 가동률 비교

IMFIMF

수요가 줄면Mass 부터판매가 감소

수요가 줄면Mass 부터판매가 감소



3165

9494 9595 9696 9797 9898 9999 0000

30003000

(년도)(년도)

PVCCapa(만톤)

PVCCapa(만톤)

20002000

10001000

3030

MassCapa

비율 (%)

MassCapa

비율 (%)

1010

2020

MASS PVC 생산능력 추이MASS PVC 생산능력 추이

PVC CapaPVC Capa

세계 PVC 생산능력 추이

EVCEVC GEONGEON22032203 21622162 23072307 23982398

25092509 26292629 26982698

HulsHuls..

7.57.5 4.34.3 4.14.1 4.04.0 3.83.8 3.83.8 3.73.7

Mass의 품질문제는 전 세계적으로 공통된 문제점임

선진업체의 연이은Mass 사업 포기

선진업체의 연이은Mass 사업 포기

Mass(%)Mass(%)



3166

4

전 부서의 One Team 활동전 부서의 One Team 활동

One Team 활동One Team 활동

PIS 활용PIS 활용 • 공정 Data 활용• 공정 Data 활용공무팀공무팀

연구소연구소유동 Simulator유동 Simulator • 교반 효과 파악• 교반 효과 파악

Champion생산팀Champion생산팀Pilot 설비 부재Pilot 설비 부재 • 현장 중합기 사용• 현장 중합기 사용

가공 Test 설비가공 Test 설비 • 가공실험 및 고객적용• 가공실험 및 고객적용테크센타테크센타

6 시그마 기법 활용6 시그마 기법 활용

공정 Data의 활용공정 Data의 활용

주 : PIS Process Information System



3167

혁신활동 사례 요약혁신활동 사례 요약

Mass 의고질적인품질문제


압출량 저하압출량 저하

백색도 열세백색도 열세

분 진 발 생분 진 발 생


충 격 강 도 저 하충 격 강 도 저 하



3168

5

압출량 개선 사례압출량 개선 사례

0 1 2 3 4 5

ABC

BC

AB

AC

B

C

A

Pareto Chart of the Standardized Effects(response is OUTPUT, Alpha = .10)

A : 평균입경B : 중 합 도C : 용융점도

270

266

268

262

256

254

255

253

110 150

중합도

용융점도980

1040

0

600

Cube Plot (data means) for OUTPUT

평균입경평균입경

평균입경이 압출량에가장 유의한 인자임.평균입경이 압출량에가장 유의한 인자임.

주 효과 Plot (data means) for OUTPUT

평균입경평균입경 중합도 용융점도

110150 980

1040 0 600

255

259

263

267

압출

량

완전 배치 실험을 통한 확인



3169


SUS 중합

Mass 중합

분산제종류,량분산제종류,량

입자조절 가능

BreakThrough

필요

BreakThrough

필요

Mass는 입자크기를 조절하는 기술이 없음

분산제, 물 VCM

분산제, 물 VCM



3170

6


B를 조절하면 평균입경을 조절할 수있다(기술보호를 위해 공개 불가)

B를 조절하면 평균입경을 조절할 수있다(기술보호를 위해 공개 불가)

주요 공정 인자와 평균입경 상관관계

평균입경평균입경

BB

공정 Data를 활용하여 Key Factor를 찾음

새로운 발견

VCM 량

VCM 회수량

전환율

반응열



3171


현재생산범위

40 50 60

130

140

150

160

170

180

190

B 범위

Y = 236.191 - 6.50585X + 7.30E-02X**2 + 8.91E-04X**3R-Sq = 99.9 %

Regression Plot

평균입경

회귀 분석 결과

실험계획에 의한 현장 Test를 통하여 입자 조절 기술개발

세계 최초로 Mass

입경조절 기술 개발

세계 최초로 Mass

입경조절 기술 개발

최적 입경 조건

160 170 180 190 200 210

50

55

60

65

평균입경

압출량185μ185μ



3172

7


5.95.9

개선분

압출량(MT/일)

6.96.9

SUS

7.77.7

개선분

S사

5 % 9 %

기존

5.65.6

SUS PVC와 동일한 가공조건에서 압출량 증가

“SUS PVC인지Mass PVC인지구별이 안 된다”

“SUS PVC인지Mass PVC인지구별이 안 된다”

개선 전(140μ)

개선 후(185μ)

입자모양

H사

*SUS : Suspension



3173











3174

8

타 플라스틱 Bench-Marking

ABS

* 비밀사항으로 물질명을 밝힐 수 없음

PVC관련 부문에서

PMMA 투입

MBS 투입

St-Acid 투입

타 소재에서 첨가제 선정


PP

HIPS

AD-1 선정



3175

In Reactor Compound 기술 활용

In-Reactor일반 Compound

입자 Level의 분산 분자 Level의 분산


충격보강제



3176

9

충격강도(㎏·㎝/㎝)

88

기존제품

153

신제품

고객 적용 Test

충격보강제 함량(phr)

실험실 Test

30%감량


충격강도 향상으로 고객 Merit 부여

75 %

10

기존제품

7

신제품



3177











3178

10

분진 발생 개선 사례분진 발생 개선 사례

SUS

Mass

76μ

76μ

입도분포에입도분포에의한의한 미세입자미세입자

이상원인이상원인에에의한의한 미세입자미세입자

미세입자 비교

SUS PVC와 Mass PVC의 미세입자의 분포 특성을 조사함



3179


미세입자 발생 원인

예비반응기

본 반응기

Seed 생성중합중합

새로운 발견

일차 입자

미세분진

Seed Seed 내로내로 못못 들어들어간간 일차입자가일차입자가 미세미세입자가입자가 됨됨



3180

11

개선 전개선 전

미세입자 미세입자

개선 후개선 후


미세입자발생방지

미세입자발생방지

Seed와 일차입자가안정적으로 균형 있게

결합토록 함

Seed와 일차입자가안정적으로 균형 있게

결합토록 함

방법은 기술 보호를

위하여 공개 불가

방법은 기술 보호를

위하여 공개 불가

미세입자 개선 결과

개선 전개선 전 개선 후개선 후



3181











3182

12

백색도 개선 사례백색도 개선 사례

Stopper로변 색 방 지Stopper로변 색 방 지

Mass에도 Stopper를 도입해 보자 !Mass에도 Stopper를 도입해 보자 !

CC CC CC CC CC CC CC CC CC

ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl

Yellowish 변색Yellowish 변색


ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl


ClCl ClCl ClCl

ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl ClCl

CC CC CC CC CC CC CC CC CCSUS

Mass



3183


Stopper의 효율을 올릴 방법은?Stopper의 효율을 올릴 방법은?

StopperStopper

액상

MassMass

분체

교반기 중심에 가깝게하부에서 Stopper 투입

본 반응기

반응기 유동해석

상부에서 Baffle에 가깝게 투입

예비 반응기



3184

13


하부 투입하부 투입

상부투입상부투입

StopperStopper분산제분산제

8282

기존

8585

개선분

C사

7171

기존

7373

개선분

S사

압출 백색도

예비 중합기

본 중합기



3185

혁신활동 결과 요약혁신활동 결과 요약



3186

14

입도개선입도개선

개선전 개선후

140

18535μ

혁신활동의 결과 요약혁신활동의 결과 요약

세계 최초로 입경 조절기술개발세계 최초로 입경 조절기술개발

악성분진(20μ 이하))

악성분진(20μ 이하))

개선전 개선후

3.0%

1.4%

53% 감소

압출량

57

62.262.2

개선전 개선후

CCR : 60

개선 전 개선 후



3187


Mass PVC의 열안정성 향상 기술 개발Mass PVC의 열안정성 향상 기술 개발

5959

52

CCR : 56

개선전 개선후

용융온도(℃)

용융온도(℃)

개선전 개선후

200

195

5℃

SUSSUS

개선후개선후

100℃100℃ 150℃150℃ 200℃200℃가공온도가공온도

▲1.9σ 6.0σ

백색도개 선

백색도개 선

58 59 60 61 625648 49 50 51 52 53 54

LSL

개선 전 개선 후



3188

15


In-Reactor Compounding기술을 통한 고충격 PVC 개발

In-Reactor Compounding기술을 통한 고충격 PVC 개발

충 격 강 도(㎏ ·㎝/㎝)충 격 강 도(㎏ ·㎝/㎝)

개선전 개선후

88

15375% 10

77

개선전 개선후

고객 적용 Test

충격보강제 함량(phr)

30%

실험실 Test



3189

활동 성과활동 성과

가공성향상

가공성향상

“SUS와 가공조건 차이 없다”“압출량이 증가된다”“충격강도가 좋다”

“분진 날림이 현저히 감소됐다”“SUS 수준이다”

백색도향상

백색도향상

“ΔE 값이 0.85 향상 되었다

“백색도가 눈에 띄게 좋아졌다”

H사, S사

D사, C사

C사, S사

VOC 청취

SuspensionPVC와

완벽한 호환+

제조원가경쟁력

SuspensionPVC와

완벽한 호환+

제조원가경쟁력

분진 날림감소

분진 날림감소



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Bulk 중합공법PVC제품의단점을 개선한경질압출용PVC 계발 Chart of the Standardized Effects (response is OUTPUT, Alpha = .10) A : 평균입경 B : 중합도 C : 용융점도