- 자동차 인테리어 부품의 경량화와 뛰어난 디자인 구현 가능

세계적인 종합화학 기업 사빅(SABIC)은 지난 7월 7일, 발포 사출성형(Foam Injection Molding, 이하 FIM)에 적합한 SABIC® PP 복합소재 포트폴리오를 출시했다고 밝혔다. 

무기물이 강화된 사빅 PPc F9005, PPc F9007 및 PPc F9015 계열 소재들은 도어 패널 및 트림, 시트 및 트렁크 클래딩, A/B/C/D 필러 커버 및 센터 콘솔처럼 복잡한 형상의 자동차 인테리어 부품의 뛰어난 디자인 구현을 가능하게 한다. 

전형적으로 표면 결함을 보이는 기존 FIM 소재들과 달리, 새로운 첨단 PP 복합소재는 고체 사출성형 부품들과 유사한 균일하고 우수한 표면 품질을 제공한다. 고체 사출성형 부품에 비해, 사빅의 PP 복합소재로 생산된 발포 부품은 중량을 획기적으로 감소시켜 배기가스 배출을 줄인다. 

수명주기평가(cradle-to-grave life cycle assessment) 연구(제3 기관의 검토 대기 중에 있음)에 따르면, 이번 첨단 신소재로 OEM 업체들은 이산화탄소(CO2) 배출을 15%까지 감축할 수 있게 되었다.

사빅의 ETP&마케팅 솔루션, 압둘라 알-오타이비(Abdullah Al-Otaibi) 제너럴 매니저는 “자동차 산업은 에너지 효율성과 지속가능성이라는 목표를 달성하기 위한 새로운 경량화 전략들을 모색해 왔다”며, “업계는 발포 사출성형 공법으로 이상적인 중량의 부품 생산을 할 수 있었지만, 디자인 요소는 희생을 감수할 수밖에 없었다. 사빅은 발포기술에 대한 광범위한 전문성을 활용해 새로운 복합소재를 개발함으로써, 표면 품질 문제를 해결하고 발포 부품의 새로운 응용 기회를 창출하게 되었다”고 말했다.

SABIC® PPc F9005 계열 소재로 사출 성형된 내부 테일게이트 트림 부품의 전면(왼쪽)과 후면(오른쪽).

FIM의 디자인 구현 과제 해결

FIM 공정은 주로 보이지 않은(non-visible) 부품 생산에만 적용되어, 자동차 응용 분야에서 용도 제한을 받아왔다. 발포(forming)는 은색 줄무늬, 소용돌이 선 및 딤플(dimple) 등과 같은 결함으로 제품 표면의 미적 디자인 구현 측면에서 한계가 있었다. 

이번에 출시된 사빅의 자동차 내장 부품용 발포 PP 복합소재는 줄무늬 및 소용돌이 선 제거 등 일관된 고품질의 저 광택 결 무늬 표면을 제공한다. 

탈크(talc) 충전제는 미세한 거품 생성을 촉진시키는 핵 형성체 역할을 해 균일한 표면 외관을 제공한다. 이번에 출시된 소재 계열들은 일부 자동차 인테리어 색상으로 제공되고 있으며, 고객 맞춤형 도색도 가능하다.

SABIC® PPc F9005 계열 소재로 발포사출성형 제작된 내부 테일게이트 트림 부품. 이 성형 부품은 고정 장치, 리브, 벌집 구조, 도그 하우스, 돔, 구멍, 결 및 뛰어난 미적 디자인 특징을 지닌다. 사빅의 PP 복합소재는 하이 플로우 (High Flow) 소재로 싱크 마크를 감소시키며 또한 중량을 최대 20%까지 줄일 수 있다.

경량화 혜택의 최적화

사빅의 PP 복합소재의 경량화는 FIM 공법 유형 등 여러 요인들에 의해 결정된다. 사출성형 부품과 동일한 금형을 이용하는 쇼트샷(short-shot) 성형은 중량을 10%까지 줄일 수 있다. 

사빅의 PPc 9007은 쇼트샷 FIM 및 저 충격 용도로 개발되었다. 부품의 재설계와 새로운 금형을 필요로 하는 코어백(core-back) 성형은 부품 중량을 최대 30%까지 감소시킬 수 있다. 사빅의 PPc 9005와 PPc 9015 계열 소재들은 코어백 성형용으로 개발되어, 중간 정도의 강성과 충격을 가진다.

쇼트샷 공법과 코어백 공법은 서로 다른 금형조건을 필요로 하는데, 어떤 공법을 선택하는지에 따라 사빅의 PP 복합소재를 사용한 FIM 공정이 비용 중립적인지, 혹은 비용 절감 효과를 가져오는지 판단하는 데 도움을 줄 수 있다. FIM의 유동 특성이 향상된 덕분에 사이클타임이 줄어들어, 추가적인 비용 절감도 가능하다.

화학적 혹은 물리적 제제 사용이 가능한 발포공정도 고려 대상이 된다. 새로운 사빅 PP 복합소재는 눈에 보이는 외장부품 성형에 선호되는 화학적 발포제를 적용하기에 적합한 소재이다. 이 제제들은 마스터배치(masterbatch) 형태로 플라스틱 팰릿과 함께 성형기계에 투입되어, 용융(Melt) 단계에서 활성화되어 발포에 필요한 가스를 생성한다

FIM 응용 개발 및 프로세싱 지원

사빅은 발포 부품설계, 개발 및 프로세싱 전문성과 예측 엔지니어링 역량을 기반으로, 새로운 PP 복합소재 포트폴리오에 주력하고 있다. 예를 들어, 각 소재에 적합한 화학 발포제 선택에 유용한 지침을 제공할 수 있다. 사빅의 기술팀은 부품 중량을 줄이면서도 우수한 미적 디자인 특성을 구현하기 위해 고객사들과 지속적으로 협력할 것이다.

사빅은 폴리머 발포의 미래 개발을 주도하기 위해, 네덜란드에 소재한 발포혁신센터(Foam Innovation Center)를 운영 중에 있다. 발포혁신센터는 발포 공정 역량과 분석 장비를 갖추고 있으며, 사빅의 새로운 발포 솔루션 개발과 기술혁신, 고객과의 협력을 지원한다.

사빅의 신규 PP 복합소재는 유럽에 출시되었으며, 미주 및 아시아태평양 지역에서도 출시될 예정이다.