Fluorosurfactant | 불소계면활성제
불소 계면활성제를 수계 및 비수계 시스템에 첨가시 약 20 dynes / cm 이하로 급격하게 표면에너지를 낮추어 주며, 탄화수소계 계면활성제 (Hydrocarbon Surfactant)는 약 30 dyne / cm 정도의 표면장력을 또한 실리콘계 계면활성제 (Silicon Surfactant)는 약 25 dyne / cm 대의 표면장력 저하 특성을 가집니다.
  1. 불소 계면활성제의 또 하나의 특성은 미량의 사용으로 우수한 표면장력의 저하를 이룰 수 있다는 것 입니다. 
  2. 낮은 계면장력(Lower Interfacial Surface Tension)은 수용성코팅시 안료(Pigment)나 고분자레진(Polymer resins)의 안정화에 매우 중요한 요건입니다. 
불소계면활성제-1.png
불소계면활성제는 표면 근처에 다량으로 존재하기 쉬워 용매의 증발속도를 조절하고 우수한 균일도막 특성(레벨링)을 얻는 효과가 있습니다. 이러한 효과는 올리고머계 계면활성제에서 더욱 두드러지며 분자량, 매트릭스 수지와의 상용성 및 첨가제의 양에 따라 달라집니다.
불소계 계면활성제는
  1. 표면장력을 급격하게 떨어뜨리는 역할을 하며
  2. 페인트 및 코팅제가 표면의 오염을 극복 할 수 있도록 하며
  3. 수용성 및 용제 시스템에 모두 적용 가능합니다. 이는 불소계 계면활성제를 적용함으로 인하여 상기에 언급한 모든 문제점들이 쉽게 해결 될 있음을 의미 합니다.
더욱 중요한 사실은, 불소계 계면활성제는 건조과정 전체에 걸쳐 성능이 그대로 유지되며 이는 더욱 더 깨끗하고 평활한 표면 및 고광택 코팅을 가능하게 해 줍니다.
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불소계면활성제는 페인트 및 코팅, 특히 VOC가 낮거나 없는 화학 물질로 배합된 배합을 단순화하는 다기능 첨가제로 사용됩니다. 
  1. 웨팅
  2. 레벨링
  3. Penetrate
  4. 포밍 제어
  5. 화학적 안정성
  6. 열 안정성
  7. 표면장력 대폭 감소
불소계면활성제_웨팅.png
웨팅(Wetting)
웨팅은 액체가 고체 표면 위에 넓게 퍼지는 현상으로, 표면장력과 계면장력에 의해 결정됩니다.
  1. 좋은 웨팅: 액체가 표면에 넓게 퍼져 고르게 도포됨
  2. 나쁜 웨팅(De-wetting): 액체가 뭉쳐 방울을 이루며 퍼지지 않음

불소계면활성제를 첨가했을 때의 웨팅 특성 개선
불소계면활성제(Fluorosurfactant)는 매우 낮은 표면장력을 가지므로, 소량만 첨가해도 웨팅 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.
불소계면활성제의 작용 메커니즘
  1. 고체-액체-기체 간 계면장력을 감소시켜 접촉각을 줄임
  2. 액체가 표면 위에 더 넓게 퍼질 수 있도록 하여 균일한 코팅과 접착력 확보
  3. 난코팅성 표면(예: PE, PP, PTFE 등)에도 웨팅 향상 효과가 있음
불소계면활성제_레벨링.png
레벨링(Leveling)
레벨링이 중요한 이유
  1. 도장, 인쇄, 코팅 품질 향상
  2. 흐름 자국(flow mark), 브러시 자국, 얼룩 방지
  3. 광택/투명도/색상 균일성 확보
  4. 전자소자, 광학 필름 등에서 두께 제어 및 표면 평탄도 향상
불소계면활성제와 레벨링의 관계
  1. 불소계면활성제는 표면장력을 낮춰줄 뿐 아니라, 표면 위에서의 흐름성을 개선하여 레벨링 향상에도 기여합니다.
불소계면활성제의 역할
  1. 도포된 액체의 퍼짐성과 유동성 개선
  2. 고점도 시스템에서도 자연스러운 표면 평탄화 유도
  3. 모서리 수축(edge retreat) 현상 방지 → 코팅 가장자리까지 균일한 두께 유지
  4. 도포 불균일 문제 해결 → 미세패턴이나 정밀 필름에도 적합
불소계면활성제_Cratering_Pinholes.png
Cratering & Pinholes 개선 효과 (by Fluorosurfactant)
Cratering (크레이터링)란?
  1. 코팅면에 생기는 작고 동그란 분화구 모양의 결함
  2. 주로 오염물, 기포, 유분, 미세먼지 등이 원인이며, 도포 중 표면장력 차이로 발생
  3. 광택 저하, 내후성 저하, 외관 불량 등을 유발함
Pinholes (핀홀)란?
  1. 코팅이나 필름 표면에 매우 작은 구멍이 생기는 현상
  2. 기포 파열, 용제 증발, 기재 표면의 습기 등으로 발생
  3. 방수성, 전기절연성 등 기능 저하 우려
불소계면활성제를 활용하면 코팅 품질이 향상되고, Cratering과 Pinholes 같은 표면 결함을 효과적으로 억제할 수 있습니다. 이는 자동차 도장, 전자소재 필름, 잉크젯 프린팅, 광학 코팅 등 고품질 마감이 요구되는 분야에서 특히 유용합니다.
계면활성제의 화학구조상 변질적인 특징은 극성 또는 친매성이 크게 다른 적어도 2종 이상의 작용부분으로 이루어져, 한 분자내에 친수성 부분(hydrophilic part)과 소수성 부분(hydrophobic part)이 공존 되어 표면(surface) 또는 계면(interface)에 흡착(adsorp-tion)하여 표면 또는 계면의 성질을 극단적으로 변화시킨다.
  1. 계면활성제의 성능 즉 표면장력을 떨어뜨리는 능력은 소수성(HLB 값)의 세기로 나타내며,  
  2. 불소(Fluorocarbon)  > 실리콘 (Poly(dimethylsiloxane) groups)  > 탄화수소 (Fatty hydrocarbon groups) 순으로 차이가 납니다. 
  3. 탄화수소계 또는 실리콘계 계면활성제에 비해 불소계면활성제는 표면 장력을 훨씬 더 낮춥니다. 불소계면활성제가 첨가된 용액은 낮은 표면 장력(γL)으로 인해 우수한 웨팅성을 달성합니다.
FC vs. HC 계면활성제
불소계면활성제 vs. 탄화수소계 vs. 실리콘 계면활성제
​
불소계면활성제 vs. 탄화수소 및 실리콘 계면 활성제 혁신적인 fluorochemical 빌딩 블록을 기반으로 하는 불소계면활성제는 실리콘 및 탄화수소와 같은 경쟁적인 계면 활성제 기술과 차별화 된 fluorochemical을 갖는 동일한 성능 이점을 나타내는 폴리머입니다. 불소계 계면 활성제를 사용하면 제제의 표면 장력을 현저히 낮추기위한 제품이 거의 필요 없으며, 이는 고객이 낮은 수준의 사용을 의미합니다. 대조적으로, 탄화수소는 종종 표면 장력을 현저히 줄이기 위해 더 많은 제품을 요구하며 도달 된 표면 장력 수준은 불소 계면 활성제로 가능한 수준에 도달하지 않습니다. Intercoat 및 Second coat 접착력은 실리콘 또는 기타 불소계 계면 활성제를 사용할 때 종종 악영향을받을 수 있습니다. 그러나, 불소 계면 활성제를 사용하는 제형에서,이 문제는 높은 부하 수준에서도 관찰되지 않습니다. 
불소계면활성제의 C-F 결합은 높은 결합 에너지를 가집니다.
​
High Stabilty
  1. 열적 안정성
  2. 화학적 안정성 (산, 염기, 산화(oxidative))
​
불소계면활성제의 특징
  1. 낮은 비등점 및 기화열
  2. 낮은 분자간의 함.
  3. 매우 낮은 표면 에너지
  4. 높은 비중
  5. 낮은 굴절율
불소_계면활성제_1.png
불소 계면활성제
탄화수소_계면활성제_1.png
탄화수소 계면활성제

 Fluorochemical
 불소계
 Silicon
 실리콘계
 Hydrocarbon 
 탄화수소계
성능 (dynes/cm)
16-20
20-25
 > 25
효율성 (use level. wt.)%
0.01~0.30
0.10 ~ 0.50
0.50 ~ 5.0
안정성 :
   Strong acid/Alkaline 
Oxidizing Media 
Thermal

Excellent
Excellent
Excellent

Medium
Poor
Medium

Poor
Poor
Medium
상대 구매 가격
About 50~100
About 10-50
1
사용당 상대적 비용
1~21~21
  1. 탄화수소계 또는 실리콘계 계면활성제에 비해 불소계면활성제는 표면 장력을 훨씬 더 낮춥니다. 
  2. 불소계면활성제가 첨가된 용액은 낮은 표면 장력(γL)으로 인해 우수한 웨팅성을 달성합니다.
  1. 불소계면활성제는 건축용 코팅, 잉크, 페인트, 접착제, 코크, 고형분 코팅, 수용성 코팅, 방사선 경화 코팅 및 기타 산업용 코팅을 포함한 다양한 응용 분야에서 유동 및 레벨링제로 사용될 수 있습니다.
  2. 불소계면활성제는 수성 및 용제 기반 코팅 제제 모두에 사용할 수 있으며 특정 응용 분야에서 먼지 흡입 저항성과 얼룩 저항성에 대한 이점을 제공할 수 있습니다.
  3. 불소계면활성제의 권장 사용 수준은 활성 계면활성제 기준으로 0.05%~0.3%입니다. 그러나 사용 수준은 제형 내 기타 첨가제 및 용매의 적용 및 농도에 따라 달라질 수 있습니다.
대표적인 불소계면활성제
모두 적은 첨가량으로 실리콘이나 탄화수소계보다 우수한 성능을 보입니다.
3M
3M™ Fluorosurfactant FC-4430
3M™ Fluorosurfactant FC-4432
3M™ Fluorosurfactant FC-4434
3M™ Fluorosurfactant FC-5120
3M™ Fluorosurfactant FC-5130
Chemours
Chemours Capstone™ FS-3100
Chemours Capstone™ FS-30
Chemours Capstone™ FS-31
Chemours Capstone™ FS-61
Chemours Capstone™ FS-63
Taiwan Fluoro
Taiwan Fluoro TS-111
Taiwan Fluoro TS-112
Taiwan Fluoro TS-211
Taiwan Fluoro TS-214
Taiwan Fluoro TS-217
비이온계 불소계면활성제 비교표
항목
FC-4430
FC-4432
FC-4434
FS-3100
FS-30
FS-31
​TS-111
TS-112
브랜드
​3M
3M
3M
Chemours
Chemours
Chemours
​Taiwan Fluoro
Taiwan Fluoro
유형
비이온계
비이온계
비이온계
비이온계
비이온계
비이온계
비이온계
비이온계
조성
불소 중합체 (약 95 % 이상 actives) + 소량 용매
불소 중합체 (약 90 % 이상 actives) + 소량 용매
불소계 계면활성제 수용액, 25 % actives + 물
100 % 불소계 활성제 (무용매)
25 % 불소계 활성제 + 물
25 % 불소계 활성제 + 물
100 % 불소계 활성제 (무용매)
25 % 불소계 활성제 + 물
음이온계 불소계면활성제 비교표
항목
​FS-61
FS-63
TS-211
TS-214
​TS-217
브랜드
Chemours
Chemours
Taiwan Fluoro
Taiwan Fluoro
​Taiwan Fluoro
유형
음이온계
음이온계
음이온계
음이온계
음이온계
pH
7.5 ~ 9.0
7 ~ 8.5
6.5 ± 1.5
7.0 ~ 9.0
6.5 ~ 8.5
조성
14% solids in water
35% solids
20% isopropyl alcohol
45% water
16 ± 2 % solid
30% isopropyl alcohol
50% water
13 ~ 16 % solids in water
36 % solid
20% isopropyl alcohol
44% water
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3M_로고.png
3M™ Fluorosurfactant | 불소계면활성제

오염, 표면 결함 및 젖기 어려운 표면은 페인트와 코팅에 온갖 문제를 일으킬 수 있습니다. 보기 흉한 "오렌지 껍질", 크레이터링, "물고기 눈" 및 사진 프레이밍 효과는 제조업체가 직면한 문제 중 일부에 불과합니다.

매끄럽고 결함 없는 페인트 또는 코팅 표면의 과학은 코팅의 표면 장력을 감소시키는 데 사용되는 계면활성제를 첨가하는 것으로 시작됩니다. 표면 장력이 낮을수록 코팅이 더 효과적으로 젖고, 평평하게 하고, 퍼집니다. 오염된 표면에서도 마찬가지입니다. 그리고 어떤 계면활성제도 3M™ 불소계면활성제와 같은 불소화학물질로 만든 것보다 표면 장력을 더 효과적으로 낮추지 못합니다.

혁신적인 C4 화학 플랫폼을 기반으로 하는 3M 불소계면활성제는 제조업체에 광범위한 수성 및 용매 기반 코팅에서 뛰어난 수준의 성능과 제어력을 제공합니다.
3M은 2022년, 불소계면활성제 제품 라인의 판매 중단을 결정하였습니다.
또한, 2025년 말까지 PFAS(과불화 및 폴리플루오로알킬 물질)의 제조를 종료하고, 
자사 전체 제품 포트폴리오에서 PFAS 사용을 중단할 계획이라고 공식 발표하였습니다.
문의 주시면 해당 제품의 대체 제품을 제안드리고 있습니다.

대체 제품과 관련된 사항은 언제든지 편하게 문의해 주시기 바랍니다.
T. 02-403-9006 | M. 010-9398-9006 | E. jwlee@inosm.co.kr
3M™ non-ionic Fluorosurfactants: FC-4430, FC-4432, FC-4434
  1. FC-4430 is a non-ionic surfactant 98% active solids (2% DPM)
  2. FC-4432 is a non-ionic surfactant 95% active solids (5% DPM)
  3. FC-4434 is a non-ionic surfactant and is diluted to 25% active solids in DPM (dipropylene glycol methyl ether)
3M™ anionic Fluorosurfactants: FC-5120, FC-5130
  1. FC-5120 is an anionic surfactant at 25% active solid in water/IPA
  2. FC-5130 is an anionic surfactant at 25% Ammonium salt of crude alcohol in water
3M™ Novec™ Electronic Surfactant: Novec™ 4200, Novec™ 4300
  1. Novec™ 4200 Electronic Surfactant is an anionic fluorochemical surfactant in a 25% aqueous solution
성분
Novec 4200
​Ammonium Fluoroalkylsulfonamide 
25% by weight
​Water
75% by weight
  1. Novec™ 4300 Electronic Surfactant is an anionic fluorochemical surfactant available as a 20 wt% solution
성분
​Novec 4300
Ammonium Fluoroalkylsulfonate
20% by weight
Glacial Acetic Acid 
80% by weight


FC-4430_5kg.png
FC-4432.png
FC-4434.png
Novec_4200(0001).png
Novec_4300(0001).png
Taiwan_Fluoro.jpeg
Taiwan Fluoro 불소계면활성제
  1. TF 불소 계면활성제는 페인트, 잉크, 수지, 세척 및 석유화학 산업에 적용될 수 있습니다. 뛰어난 레벨링 및 평활도, 웨팅, 유동성, 이형성, 수지에 대한 내유성 등을 제공합니다. 
  2. Chemours Capstone™ FS 시리즈 및 3M FC 계열 불소계 계면활성제를 대체할 수 있는 제품입니다.

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FS-3100 (22.7KG)
FS-3100 (22.7KG)

Capstone™ FS-3100 is a nonionic<br />Composition: 100% solids
FS-31 (18.16KG)
FS-31 (18.16KG)

Capstone™ FS-31 is a nonionic<br />Composition: 25% solids in water
FS-30 (18.16KG)
FS-30 (18.16KG)

Capstone™ FS-30 is a ethoxylated nonionic<br />Composition: 25% solids in water
FS-61 (18.16KG)
FS-61 (18.16KG)

Capstone™ FS-61 is a water-based, anionic fluorosurfactant
FS-63 (18.16KG)
FS-63 (18.16KG)

Capstone™ FS-63 is a water-soluble, anionic fluorosurfactant
FC-4430 (5KG)
FC-4430 (5KG)

3M™ Fluorosurfactant FC-4430 is a non-ionic polymeric fluorochemical surfactant
FC-4432 (8LB)
FC-4432 (8LB)

3M™ Fluorosurfactant FC-4432 is a non ionic polymeric fluorochemical surfactant
FC-4434 (7LB)
FC-4434 (7LB)

3M™ Fluorosurfactant FC-4434<br />Composition: 25% fluoroaliphatic polymeric esters in dipropylene glycol monomethyl ether (DGME)
Novec 4200 (4.1KG)
Novec 4200 (4.1KG)

3M™ Electronic Surfactant 4200
Novec 4300 (3.6KG)
Novec 4300 (3.6KG)

3M™ Electronic Surfactant 4300
TS-111 (10KG)
TS-111 (10KG)

비이온성 (Non-ionic)<br />조성: 100%
TS-112 (10KG)
TS-112 (10KG)

비이온성 (Non-ionic)<br />조성: 25% in water
TS-214 (10KG)
TS-214 (10KG)

음이온성 (Anionic)<br />조성: 13 ~ 16 % solid in water
TS-217 (10KG)
TS-217 (10KG)

음이온성 (Anionic)<br />조성: ≦36 % Solid in Water/IPA mixture
photo-1596524430615-b46475ddff6e.jpg
제품문의
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