화학뉴스

도레이(Toray)가 세계 최초로 희토류 없이 고내구 지르코니아 볼 양산에 성공했다.
지르코니아 볼은 소재를 분말 형태로 만들 때 분산‧파쇄‧표면연마 용도로 사용되며 도레이는 Torayceram Beads 브랜드로 30년 이상 공급하고 있다.
최근에는 지르코니아 볼을 구성하는 일부 조성을 재설계함으로써 표면의 결정구조 열화를 최소한으로 억제하고 일반적인 지르코니아 볼에 비해 내구성을 대폭 향상시킨 신제품을 양산하는 기술을 개발했다.
지르코니아 볼은 일반적으로 이트리아(이트륨옥사이드: Yttria-stabilized Zirconia)를 대체 안정화제로 사용하나 도레이 신제품은 이트리아를 사용하지 않았고 물‧열에 대한 내성을 높이는데 성공했다.
물‧열에 대한 반응성을 높이는 과정에서 조립‧소성 중 정밀제어가 요구됐지만 2년여에 걸쳐 원료에 적합한 제조 조건이나 생산관리법을 확립했다.
신제품은 분쇄 등에 사용할 때 고내구성을 나타내 지르코니아 볼 때문에 발생하는 불순물 혼입을 최대한 억제할 수 있고 대상물질 품질 향상과 안정화가 가능한 특징이 있다.
장수명화를 실현함으로써 볼 교환 빈도를 저감하고 수요기업의 제조코스트 다운과 생산성 향상을 이끌 수 있으며 기존 제조공정은 소성에서 섭씨 1500도 이상의 고온 처리가 필요하나 조성을 재설계해 1300도 이하에서도 연소 가능해져 소성온도 저하에 따른 이산화탄소(CO2) 배출량 감축도 기대되고 있다.
또한, 기존제품은 사용 시 열화가 진행되기 쉬워 리사이클이 어려웠던 반면 신제품은 표면 재연마를 통해 리사이클이 가능할 것으로 예상됨에 따라 세계 최초로 리사이클도 진행할 예정이다.
도레이는 현재 사가(Saga) 사업장의 기존 설비를 사용해 100톤 이상 생산 가능한 체제를 갖추고 샘플 공급을 진행하고 있으며 2030년까지 신제품의 매출액을 기존제품의 몇배에 달하는 수십억엔대로 확대하고 시장점유율은 2배 이상 높여 최대 생산기업 지위를 갖추는 것을 목표로 하고 있다.
적층 세라믹 컨덴서(MLCC) 유도체, LiB(리튬이온전지) 전극 첨가제 및 분리막 코팅제, 레지스트, 잉크, 페인트 안료 등 분쇄용 미디어를 중심으로 공급하고 볼 이외의 성형제품도 생산할 예정이다. (K)