ABS/SAN process 이해

 

ABS/SAN PLANT는 Acrylonitrile (AN), Butadiene (BD), Styrene의 공중합체로서 제품의 용도와 처방에 따라 다양한 Grade의 ABS/SAN Resin을 생산할 수 있다. 주요 용도가 전자 제품 및 자동차의 주요 부품으로 사용되고 있어 이의 용도도 계속 증가하고 있다.

 

 

ABS 수지는 폴리스타이렌과 HIPS (High Impact Poly-Styrene)의 단점을 보완하기 위해 만들어졌으며 만들어지는 방법에 따라 2종류로 나뉜다. Type A는 Acrylonitrile-Styrene 공중합체 수지와 Acrylonitrile-Butadiene 탄성중합체를 블렌드(Blend)하여 만들어지며, Type B 는 Styrene-Acrylonitrile 고분자에서 Polybutadiene을 Graft onto로 합성한 수지를 메인으로, 그라프트 되지 않은 Butadiene과 Acrylonitrile-Styrene 사슬을 포함한다.

 

 

고분자 구성 비율에서 스타이렌을 증가시키면 단단해짐과 동시에 성형성과 취약성이 증대되고, 부타디엔의 성분을 늘리면 탄성 등의 고무로써의 특징이 증가한다. 혼성중합체의 성분 조합이 다르면 제품 성능도 미묘하게 변화하므로 용도에 따라 조합이 바뀐다.

 

 

이 고무의 미세구조는 중합 방법(emulsion, mass polymerization), 세 모노머의 비율에 따라 달라진다. 기본적으로 SAN이라는 스타이렌-아크릴로나이트릴 공중합체 위에 기름처럼 부타디엔 섬이 떠다니는 구조로 되어 있다. 그렇기 때문에 마치 SAN이 뼈대, Butadiene이 완충제 역할을 하며 효과적인 충격 저항성을 갖는 것이다.

 

 

ABS 수지의 활용 분야로는 3D 프린터용 재료 , 다양한 기계적 특징을 균형있게 가지고 있어 일상 생활에서 가장 많이 접하는 플라스틱, 절삭 및 접착, 용착, 각종 표면 처리(도금 및 도장) 등이 가능하다. ABS 수지의 유리 전이 온도는 약 105°C( 221 °F)이며 비정질이므로 진정한 녹는점이 없다.

 

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ABS/SAN Plant는 크게 SAN Unit, PB Unit, ABS Graft Unit, ABS Compounding Unit로 나눌 수 있다.

 

 

SAN UNIT

Feed Preparation에서는 주원료인 Styrene과 Acrylonitrile을 Mixing하여 Tank에 저장한다. Reaction / Devolatilization에서는 원료를 반응기에 연속적으로 투입하면서 Hot Oil의 Heat Source를 이용하여 반응시키고 반응이 끝난 반응물들은 연속적으로 탈휘발 공정으로 보내진다. 탈휘발기에서 미반응 모노머가 분리되고 순수한 Polymer만 Pelletizer공정으로 보내진다.

 

Pelletizer에서는 Polymer Gear Pump를 통해 Strand 형태로 압출된 Polymer를 Bath Cooler에서 냉각하고 나서 수분을 제거한 후 제립기(Pelletizer)로 Cutting한 후 Pneumatic Conveying을 이용해 Silo에 저장한다. SAN Product는 ABS Powder와 Compounding하여 최종 생산품을 제조하지만 SAN 자체적으로 판매하기도 하며 SAN은 주로 선풍기의 날개, 믹서기 본체에 사용된다.

 

 

PB Unit

1,3-Butadiene을 반응기에서 유화 중합을 통해 각종 첨가제와 반응시켜 Polybutadiene Latex를 만드는 공정이며, 잔류 Butadiene을 Vacuum Pump를 통해 제거하고 PB Latex를 교반기가 있는 저장조에 저장한다.

 

 

ABS Graft Unit

PB Unit에서 만들어진 PB Latex와 Styrene, Acrylonitrile을 반응시켜 ABS Latex를 만드는 공정이다. 반응 공정에서 생산된 ABS Latex는 입자 크기를 크게 하기 위해서 염석 공정을 거친다. 염석 공정은 염석제와 간접 가열을 통해 입자 크기를 크게 한다. 염석 공정을 거친 ABS Slurry는 원심 탈수기, 유동층 건조기를 거친 다음 Powder 형태로 Silo에 저장한다. 초기 투자비를 절감하기 위해서 건조기를 거치지 않고 바로 Compounding Unit로 보내는 기술이 개발되어 사용되고 있다.

 

 

ABS Compounding Unit

SAN Unit에서 만들어진 SAN Pellet과 ABS Graft Unit에서 생산된 ABS Power를 Mixer에서 각 Grade별로 처방에 의한 일정 비율에 따라 혼합한 후 Extruder를 이용해 압출한다. 최종 생산된 ABS Pellet를 Silo에 저장한 후 다양한 형태로 포장하여 출하한다.

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Emulsion polymerization uses a batch reaction process requiring emulsifiers and salts that remain in the ABS at detectable levels.

 

 

Main process와 별도로 U&O로서 아래의 부속 설비가 필요하다.

 

* RAW WATER TREATMENT

* STEAM & CONDENSATE (INC. BOILER PACKAGE)

* PLANT AIR & INSTRUMENT AIR

* NITROGEN GENERATION

* REFRIGERATION

* FLARE

* TANKAGE

* POWER

* WASTE WATER TREATMENT

* FIRE WATER & FIRE FIGHTING

 

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Layout of the compounding plant - The simplified layout of the whole plant

 

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Layout of the compounding plant - The layout of the compounding region.

 

 

제조공법에 따른 licenser로는 아래와 같다.

유화중합볍: JSR (Japan Synthetic Rubber), Bayer, DOW, GE, Monsanto, BASF, SUMITOMO

괴상중합법: DOW, MONSANTO

현탁중합법: MONSANTO, TORAY

 

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