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제목 나일론 66, 가격과 공급불안 대체소재 모색 증가
작성자 플라스틱코리아
글정보
Date : 2018/12/29 12:46

 

 

나일론 66의 공급물량 부족은 오래 가지 않을 수도 있지만, 수지 공급업체, 컴파운더 및 유통업체들이 가공업체들에게 공급할 ‘대체' 소재를 찾기 위해 움직임에 나서고 있다. 

 

지난 2년 동안 나일론 66의 글로벌 공급·수요 압박으로 인해 일부 엔지니어링 열가소성플라스틱 공급업체, 컴파운더 및 유통업체들은 대체 가능한 엔지니어링 수지를 찾아 나서고 있다. 계속되는 나일론 66 생산능력 부족 및 가격상승문제를 해결할 준비를 갖추게 됐다.

 
새로 대두되는 대체옵션들 가운데 가장 두드러지는 것으로는 나일론 6, PBT, 그리고 PPA 같은 고성능 나일론, 더불어 재생재 함량이 늘어난 블렌드 제품 등을 들 수 있다. 다양한 예측이 나오고 있지만, 대부분의 전문가들은 나일론 66의 공급부족이 적어도 2020년까지 지속될 것으로 예상하고 있다.

 
나일론 66의 공급문제는 핵심선구체인 아디포니트릴(adiponitrile, ADN)의 공급부족과 관련이 있다. 현재 약 38억 파운드로 추산되는 ADN의 전 세계 생산능력은 5곳의 주요업체로부터 나오고 있다.

 
미국의 Ascend Performance Polymers사와 Invista사, Solvay사 그리고 합작사인 독일의 Butachemie사, 일본의 Asahi Kasei사 등이 있다.

 
2015년 중국 AND 공장에서 일어난 폭발사고로 전 세계 생산능력의 18%가 날아가 버렸다. 미국의 시장조사기관 HIS Markit의 글로벌 엔지니어링 수지 디렉터에 의하면 AND 공급문제는 ADN과 나일론 66의 계획에 없던 생산중단으로 시작해 2017년 허리케인으로 인해 큰 피해를 입은 시점부터 2018년에 이르기까지 업계 내 거의 모든 이들이 피부로 느끼고 있다.

 
2018년 중반까지 나일론 66의 가격은 18개월 전보다 50% 이상 상승했다. 2018년 한 해에만 1분기와 3분기에 15~20%의 가격인상이 있었다. 세계 일부 지역에서는 4분기 가격인상이 진행중이라고 언론에 보도되기도 했으며, 2019년 1분기에 가격이 또 올라가도 그리 놀라운 일이 아니다.

 
2019년에 계획돼 있는 생산중단 계획에는 Invista사의 미국 텍사스 공장 및 Butachemie사 독일 공장에서 1분기와 3분기에 6주간의 가동중단이 포함돼 있다. 두 회사 모두 새로운 ADN 기술을 채용한 설비개선을 위한 가동중단이다. 하지만 일부 주요 ADN 생산공장의 생산능력 증가소식도 있다.

 
세계 최대의 완전통합 나일론 66 생산설비를 갖춘 Ascend사는 2017년에 1억 1천만 파운드의 ADN 생산능력을 늘렸고, 곧 8천만 파운드를 더 추가할 예정으로 2022년까지 3억 6천만 파운드 규모의 생산능력 확장을 계획하고 있다. Invista사와 Butachemie사 2019 ADN 공장 설비개선은 각각 약 10%의 생산량 증가를 가져올 것으로 기대된다.

 

 
그리고 Invista사 중국 상하이 공장은 2023년까지 6억 6100만 파운드 ADN 생산공장을 신규 가동할 예정이다. HIS Markit사 디렉터는 이러한 움직임 덕분에 2020년 중반까지는 나일론 66이 어느 정도 공급이 개선될 것으로 전망한다. 반면, 2019년에는 공급이 더 적어지거나 수요가 적어져 부족한 상태의 수급균형 및 잠재적 가격완화가 있을 것으로 예상한다.

 
지난 10월 Ascend사는 ‘장기적 PA 66 공급에 대한 상충되는 시장보고서’에 자극을 받아 자동차, 전기전자, 케이블 타이(cable-tie), 소비자 및 산업용 시장 등을 위한 나일론 66 시장수요 증가에 대응하기 위한 약속을 재확인하는 입장을 담은 성명서를 발표했다.

 
성명서는 다음과 같이 밝히고 있다. “PA 66은 오늘날 공급되고 있는 다양한 열가소성플라스틱 가운데서도 가치, 성능, 가공성이 가장 효과적으로 결합된 제품이다. PA 66을 다른 소재로 대체하는 데는 공급물량과 가격을 넘어서는 그 이상의 비용이 소요될 것이다” 또한 나일론 66의 공급이 “단기적으로 긴장상태에 있을 뿐”이라고 주장하면서 “가능한 영역에서 이 같은 공급제약을 완화하기 위해 고객들과의 협력을 전개하고 있다”고 전했다. 더불어 “네덜란드의 나일론 컴파운드 전문기업 Britannia Techno Polymers사를 인수해 유럽지역 고객들을 위해 생산역량을 전면 가동하고 있다”고 밝혔다.

 
마찬가지로, Ascend사가 미국 알라바마주 및 사우스캐롤라이나주 소재 공장들 역시 최대한도로 고객들을 지원할 수 있도록 컴파운드와 섬유제품을 생산하고 있으며, 플로리다주 공장에서는 지난해 7월의 허리케인으로 인한 불가항력적 사태 이후 전체 생산능력의 약 90%를 유지했다.

 
한편, BASF의 북미지역 운송부문 고성능 소재 담당 마케팅 디렉터에는 “BASF사는 글로벌 성장잠재력을 계속 보이고 있는 나일론 66 시장에 전력을 다하고 있다”며, “우리는 나일론 66 가치사슬을 따라 원료가 되는 제품을 확보하기 위한 모든 옵션을 지속적으로 추구하고 있다. 그러나 현실은 수요가 공급을 초과하고 있으며, 이는 향후 몇 년 동안 계속될 것이다. 이것이 BASF사가 Solvay사 폴리아미드 사업인수계획을 통해 미래를 위해 투자하는 까닭이며, 이번 폴리아미드 사업인수로 인해 BASF사는 폴리아미드 66의 가치사슬을 강화함으로써 중합공정능력을 높이고 핵심원료 ADN으로의 후방통합이 가능하게 되었다”고 밝혔다.

 
이어 “BASF사는 과도기적으로 대체소재를 찾아야 할 필요성을 인정하고 고객과 긴밀히 협력해 가능한 응용제품에 따라 나일론 6, PBT 또는 PPA와 같은 대체소재를 사용할 수 있도록 작업하고 있다”고 덧붙였다.

 
DowDupont사는 “나일론 66 공급사슬의 일시적 품귀상태를 인정하면서도 자사는 나일론 제품의 중단 없는 공급을 유지해왔으며, Zytel 나일론 66 수지를 장기거래 고객들에게 공급하는 데는 아무런 문제가 없다”고 알려왔다. 또한 DowDupont사는 “북미, 유럽, 아시아 모두에 세계적 규모의 중합화 및 컴파운딩 설비를 보유하고 있는 유일한 주요 나일론 66 공급업체”라고 강조했다.

 
이어서 “글로벌 그레이드로서의 Zytel이라는 장기간 추구해온 전략의 강점을 앞세웠다. 즉, 자사의 세계 전역의 공장들을 통해 단일한 공법 및 규격으로 만들어진 이 제품군은 글로벌 단위에서 늘 대체생산공장에 백업 물량을 생산할 수 있다. DowDupont사는 핵심원재료에 대한 유연한 공급업체 네트워크를 개발해 자사 제품라인의 어떤 것도 원료공급을 한 곳의 업스트림 공장에 의존하지 않도록 해놓았다. 그럼에도 불구하고, 회사는 앞으로 1~2년 공급이 어려울 수 있다. 상황이 이토록 심각하고 오래 지속되는 경우는 처음”이라고 했다.

 
다양한 엔지니어링 열가소성플라스틱 공급업체 및 컴파운더, 유통업체들 가운데 일부를 선정해 나일론 66 수지 품귀상황에 대한 의견 그리고 가능하다면 대체소재를 통해 고객을 지원할 준비가 되어 있는지 등을 물었다. 거의 모든 응답자들은 대체품을 찾는 작업이 하룻밤 사이에 간단히 이뤄지는 것이 아니기 때문에 나일론 66이 소재로 지정돼 있는 응용제품이 매우 많은 자동차 분야가 가장 큰 우려를 갖고 있다고 시인했다.

 

 

대체품의 문제

업계 소식통들에 따르면, 몇 군데의 나일론 66 부품 제조업체와 최종사용 완성차 기업들이 대체소재를 검토중에 있지만, 현재까지 실제로 대체가 이루어진 경우는 매우 제한적인 것으로 보인다. Solvay Specialty Polymers사 소재사업부 책임자는 이 같은 상황의 이유로 소재를 변경하는 작업이 결코 쉬운 일이 아니기 때문이라고 설명한다.

 
그는 “나일론 66을 대체소재로 바꾸는 것은 일반적으로 사출기에 새로운 수지를 넣어 돌리는 것처럼 손쉬운 일이 결코 아니며, 소재의 교체가 부품의 치수, 형상 또는 성능에 미치는 모든 잠재적 영향을 고려해야 하고, 기술 및 응용제품개발을 지원할 수 있는 공급업체 자체를 선택하는 것이 이 결정의 일부가 돼야 한다”고 밝혔다.

 
그럼에도 불구하고, 우리가 접촉한 거의 모든 업계 소식통들은 고객들이 치솟는 수지가격과 공급부족에 대한 우려를 표하고 있다고 인정했다. PolyOne사 소식통에 따르면, 나일론의 공급부족이 나타나기 시작한 2017년 초 고객들이 시장데이터, 가격예측 및 공급제한 등에 관한 세부사항을 요구하면서 이 같은 고객의 우려를 확인했다.

 
PolyOne사 소식통은 마찬가지 이유에서 극소수의 고객만이 다른 수지로 전환했다며, “나일론 6을 시험해보고 있는 일부 고객들이 있긴 하지만, 프라임 그레이드 제품에서 재생재 또는 와이드스펙 나일론 66으로 전환하는 고객들이 대부분이다”고 밝혔다.

 
PolyOne사 PlastiComp 사업부 사장은 “나일론 66 공급은 1년 이상 상황이 좋지 않았다. 때문에 우리에게 공급 중단이나 혼란이 발생하지 않도록 하기 위한 긴밀한 관리가 필요했고 주요 공급업체들과의 장기적 파트너십이 우리가 이 중요한 시기를 헤쳐나가는 데 도움이 되고 있으며, 우리의 핵심 사업을 유지하는 데 필요한 충분한 나일론 66 원료를 확보할 수 있었을 뿐 아니라 몇 가지 추가 사업부문을 확장할 수도 있었다”고 덧붙였다.

 
Solvay사 관계자는 나일론 66의 공급압박이 전에는 보이지 않았던 리스크에 눈을 뜨게 했다며, “이전까지 업계는 나일론 66의 무제한공급을 당연한 것으로 여겼으며, 이런 생각은 이제 분명히 달라졌다. 자동차 부문 고객들은 상황이 해결될 때까지는 부품의 재설계가 필요한 경우에도 나일론 66을 사용하는 것을 피하고, 다른 수지들로 개발 프로젝트를 적극적으로 전환하고 있다”고 전했다.

 
Solvay사는 이미 고객들이 자사 포트폴리오 내의 다른 수지로 전환할 수 있도록 돕는 몇 가지 활발한 개발작업을 진행하고 있다. 이어 “통상적으로 나일론 66 사용 고객은 PP, 나일론 6 또는 PBT를 기반으로 한 제품들로 대체하는 경향을 보인다. 이런 대체 폴리머들이 기술적 요건을 충족하지 못하거나, 톨링의 새로운 제작에 비용이 많이 드는 경우에는 Omnix HPPA, Ixef PARA 또는 Amodel PPA 같은 고성능 나일론을 선택한다”고 밝혔다.

 

 
나일론 66에서 제품성능 피라미드의 보다 위쪽에 자리하고 있는 이 같은 소재들로 상향 이동하면 몇 가지 장점이 있다. 부품을 더 얇게 만들 수 있기 때문에, 전체적으로 보다 저렴한 비용에 새 금형을 만들거나 금형을 수정할 필요 없이도 수지를 덜 사용하고 더 가벼운 부품을 성형할 수 있다. Solvay사 관계자는 “나일론 66의 가격 상승으로 인해 고성능 엔지니어링 수지와의 가격 차이가 상당히 좁혀졌다”고 지적한다.

 
Lanxess사 고성능소재사업부 미주지역 기술책임자는 수개월 동안 회사의 판매 및 기술팀이 소재 선택 프로세스에 관해 고객들과 솔직하게 의견을 나눴던 이야기를 했다. “우리는 선택된 소재가 응용제품에 실제로 설계돼 시험해보기보다는 과거에 경험으로 선택한 경우가 많다는 사실을 알게 됐으며. 우리는 이 같은 접근방법에 의문을 제기하고, 원재료 증가로 인한 부품제작 원가급등을 경험하고 있거나 소재의 단기적 및 중기적 공급문제에 우려를 가진 고객들의 생각을 바꾸는 데 성공했다. 하지만 비용 및 공급문제를 제외하면, 다수의 나일론 6 및 PBT 그레이드들은 기계적 성능 또는 온도성능, 표면품질 및 난연성 같은 물성과 관련한 최근에 대두되는 중요한 요건들을 충족시킬 수 있다”고 말했다.

 
수지 유통업체 PolySource사 응용제품 개발 이사는 이 공급문제를 고객에게 알리고, 나일론 66의 대체품으로 공급할 수 있는 나일론 6, PBT, PPA 및 지방족 폴리케톤 등에 관해 본격 논의를 진행하기 전에 관련논지를 공식적으로 제시했다.

 
수지 유통대리점 Conventus Polymers사 사장은 “고객들은 공급문제가 2020년까지 계속될 수 있다고 우려하고 있다”며, “나일론 66 및 나일론 6의 가격이 계속해서 반복적으로 오르는 것을 지켜보았다. 물론 PBT나 나일론 6 같은 대체수지를 사용할 수 있지만, 나일론 66은 다른 소재로 교체하기 어려울 수도 있는 고유한 조합의 특성 및 가치를 제공하므로, 이 같은 모든 차이점들을 충분히 고려해 소재의 전환에는 각별한 주의가 필요하다”고 전했다.

 
이어서 “이러한 종류의 공급문제를 다뤄본 자기 회사의 폭넓은 경험을 바탕으로 물량을 미리 구매해 확보해 놓을 수 있다”고 밝힌다. 이어 “우리는 다양한 그레이드의 나일론 6 및 나일론 66을 충분히 보유하고 있으므로 조달계획을 가진 새로운 고객을 얼마든 맞을 준비가 돼 있다”고 설명했다.

 

 

대체제품 및 적용가능 응용제품

 

기사취재를 위해 접촉한 소식통 가운데 일부는 나일론 66 대체품으로 자신들이 내놓고 있는 소재들에 관해 간략히 요약된 정보를 제공했다. 또 어떤 이들은 특정 응용제품들에 적합한 대체소재에 대한 보다 포괄적인 설명을 제공해줬다.

 

Celanese Engineered Polymers
2017년 나일론 66을 전문으로 하는 고성능 나일론 수지 및 컴파운드 생산업체 Nylit Plastics사를 인수했다. Celanese사 엔지니어링 소재 글로벌 자동차부문 영업 담당이사는 “자신의 고객들 가운데는 부품이 약간 낮은 온도범위에서 약간 더 높은 습기를 받아들여도 제대로 기능할 수 있을 때 나일론 6으로 전환을 강력하게 고려하고 있는 곳들이 있다”고 밝혔다. Celanese사 또한 재생재 나일론 66, 나일론 6 및 산업용폐기물재생수지(PIR, post-industrial resin) 제품군도 보유하고 있다.

 

DowDuPont
회사 소식통은 나일론 66에서 대체소재로 전환을 결정한 고객에 대해선 아직 아는 바가 없다면서 자동차, 전기전자, 산업용 또는 소비재 시장의 기존 상업적 응용 제품들에 대해 대체소재 솔루션을 검토하고자 하는 고객들을 위해 DuPont사는 Zytel 나일론 6, Zytel HTN PPA, Crastin PBT, Rynite PET 및 Delrin POM 아세탈 등을 제안하고 있다.

 

PolyOne
회사 소식통은 언더후드 부품, 기어 및 하우징 등을 포함한 산업용 및 자동차 응용제품용으로 나일론 6을 내놓고 있다. 이 회사의 PlastiComp 사업부는 장섬유 컴파운드에 나일론 6과 나일론 66을 혼합한 제품들을 내놓고 있다.

 

BASF
좋은 전기적특성, 우수한 열노화특성, 용접특성, 충격성능 및 감쇠 등의 응용제품용으로는 Ultramid 나일론 6가 바람직한 솔루션이 된다. 가능한 용도로는 구조성 부품, 동력전달 장치 응용제품 그리고 도어핸들 및 페달과 같은 외장부품이 있다.

 
치수안정성이 요구되는 커넥터, 전기제어 장치용 하우징 및 센서 등 전기 및 조명분야 응용제품에는 Ultradur PBT 그레이드를 추천하고 있다. 차지에어덕트 또는 마모와 마찰이 많이 발생하는 부품과 같이 뜨거운 공기 내에서 적지 않은 하중에 노출되는 부품들의 경우, 가수분해 및 화학내성 그리고 탁월한 치수안정성을 자랑하는 Ultramid Advance PPA 그레이드가 적합하다. 역시 작동환경이 혹독한 엔진냉각 쪽 응용부품 및 온도조절장치 하우징에도 사용 가능하다.

 

Lanxess
이 회사 관계자는 구체적으로 대체소재를 사용할 수 있는 응용제품 그리고 나일론 66과 경쟁할 수 있는 새로 개발된 소재에 관해 몇 가지 예를 제시했다. Lanxess사는 30% 유리충전 나일론 66으로 기어박스를 제작하는 고객에게 35% 유리충전 나일론 6을 사용해도 부품의 기계적 물성 및 치수 등이 동일하게 유지됨을 보여줌으로써 기술적 지원을 제공한다. 이 경우 유리함량을 5% 증가시킴으로써 기존의 금형을 사용하면서도 치수 및 기계적 성능에 대한 우려를 극복했다.

 
가전제품 시장 내의 소재 공급 및 비용을 둘러싼 우려를 해결하고자 Lanxess사는 30% 유리충전 나일론 66으로 오븐 손잡이를 제조하는 고객과 함께 대체소재 검토에 착수했다. 이 사례에서 Lanxess사는 부품에 가해지는 하중 및 충격이 요구하는 물성을 정확히 이해한 후, 유리섬유 및 유리비즈로 30% 충전된 나일론 6 사용을 제안했다. 이후 해당 부품은 치수, 하중 및 충격 등과 관련된 모든 요건을 충족시켰을 뿐만 아니라 외관 또한 개선되는 이득을 얻었다.

 
나일론 66 사용고객들이 대체소재로 전환할 경우 부품의 장기피로 내성 약화에 대한 우려를 표하는 것을 접하고 Lanxess사는 새로운 Durethan-Performance ‘P’ 나일론 6 컴파운드를 개발했다. 이 신제품은 향상된 피로 특성을 보유하고 있으며, 일반 나일론 66 등급보다 크게 우월한 성능을 나타낸다. 예를 들어, 128℃에서의 피로 스크리닝 테스트에서 30% 유리충전된 신제품 Durethan BKV30PH2.0은 일반 30% 유리충전 나일론 66보다 거의 10배 더 많은 테스트 사이클을 견뎌냈다.

 
특히 커넥터와 같은 소형부품의 경우처럼 전기전자 시장에서 재료를 선택하는 핵심기준은 사이클타임이다. Lanxess사의 Pocan XF(eXtreme Flow) PBT 및 PBT 혼합물에 대한 관심이 크게 늘었다. 이 소재들은 수축특성 및 기계적 특성이 나일론 66과 매우 유사하다고 보고됐다. 하지만 낮은 점도 덕분에 이 PBT 소재들은 저온 성형이 가능해 사출성형시 냉각시간을 줄일 수 있어 경우에 따라 사이클이 15%까지 단축된다.

 
난연성 응용제품을 위해 Lanxess사는 무할로겐 비충전 나일론 66을 대체할 수 있는 신제품 Pocan BFN2502 비충전 할로겐프리 PBT를 내놓았다. 이 소재는 0.4mm 두께에서 UL 94V-0 등급을 얻었다. Lanxess사에 따르면, 이 소재는 제반 인화성 관련요건, 레이저 프린팅 성능평가 및 조인트스냅 연결성능 요건뿐 아니라 뛰어난 기계적 물성 및 가공물성을 제공하고, 특히 툴 변경이 전혀 필요 없어 사출성형업체들에게 매우 매력적인 대안이 될 수 있다.

 

Solvay
이 회사 관계자는 유리충전 나일론 66을 대체할 수 있는 명확한 대안으로 고성능 PPA인 Omnix HPPA를 언급했다. 이 소재가 건조한 조건에서는 동일한 물성을 제공할 뿐 아니라 수분 흡수를 고려한 후에는 오히려 더 우수한 성능을 제공하기 때문이다. 핫러너 툴링을 사용해 쉽게 가공할 수 있으며, 나일론 66과 비슷한 수축률을 나타낸다.

 
이 제품은 자동차 시장의 구조성 부품 그리고 소비자 시장에서의 식품접촉 및 음용수 관련 응용제품을 타깃으로 하고 있다. 고온용 응용제품 및 물/글리콜과 접촉하는 응용제품의 경우에는 Amodel PPA가 나일론 66보다 우수한 성능을 발휘하는 좋은 대안이 될 수 있다.

 
우수한 표면품질 및 탁월한 기계적 강도가 요구되는 응용제품분야에서는 Ixef PARA 폴리아릴아미드(MXD6 나일론으로도 알려짐)를 나일론 66에 대한 훌륭한 대안이 된다. 더 높은 유연성 혹은 보다 우수한 내충격성이 요구되는 용도에는 비충전 나일론 66 그레이드를 대체할 수 있는 Amodel PPA 및 Ryton PPS 포트폴리오의 강화 그레이드 및 엘라스토머 보강 그레이드를 고려해볼 수 있다.

 

DSM Engineering Plastics
이 회사는 자사 포트폴리오 가운데서 나일론 66을 비교적 쉽게 대체할 수 있는 4종의 폴리머의 장점에 관해 설명했다.

 
우선, Akulon 나일론 6은 강성 및 강도에서 나일론 66과 거의 동일한 수준의 성능을 보유하고 있으며, 인성, 가공성 및 최대 200℃의 열노화 내성 등에서는 나일론 66보다 우수한 특성을 보여 흡기 매니폴드 및 에어덕트 같이 뜨거운 공기에 노출되는 부품, 오일팬 및 필터와 같이 오일에 노출되는 부품, 페달, 도어핸들 및 전동공구 하우징 등과 같이 고품질 표면외관이 요구되는 부품 등에 적합하다.

 
고성능 바이오기반 나일론 EcoPaXX nylon 410은 부품이 물 또는 글리콜에 노출되는 응용제품분야(예: 자동차의 열관리 구성품)의 적합하다. 이 소재는 낮은 흡습성 및 탁월한 내화학성, 빠르고 쉬운 가공을 가능케 해주는 높은 결정화 속도 및 모든 바이오기반 나일론 중에 가장 높은 250℃의 용융온도를 갖는다.

 
또 다른 대안으로 DSM사 Stanyl nylon 46을 들 수 있다. 최고 290℃에서 높은 강성을 유지할 뿐 아니라 고온에서도 낮은 마찰력과 함께 우수한 마모 및 마멸내성을 보유하고 있다. 마모 및 마찰에 노출되거나(예: 기어 및 체인 텐셔너), 뜨거운 공기 중에서 무거운 하중을 받거나(예: 차지에어덕트), 또는 오일에 노출되는(예: 엔진 및 변속기 부품 일부) 부품제작에 적합하다.

 
Arnite PBT는 커넥터, 조명 프레임 베젤 및 LED 부품 등의 전기 및 조명 응용제품에 적합하며, 우수한 전기적 특성, 뛰어난 치수 안정성 및 높은 비(比)강성을 나타낸다. 일부 그레이드는 최대 200℃에서 가장 혹독한 가스배출환경에 적합하도록 최적화돼 있다.

 

kplastic1991@daum.net

 

 

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