최근 글로벌 5대 자동차 소재 혁신을 요약하고 이들 국제 플라스틱 기업이 조치를 취했습니다.

모든 자동차 부품의 경량화 가능성이 조사되고 있습니다. 여기에는 내연기관(ICE)과 전기자동차(EV)가 모두 포함됩니다. 고급 플라스틱 및 플라스틱 복합재는 차량 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

섬유 강화 엔지니어링 플라스틱 복합재는 동일한 강도의 강철 부품보다 25-35% 가볍습니다. 신소재는 다음 분야에도 적용됩니다.

1. 차체 패널에 플라스틱/복합재 사용 증가;

2. 구조 부품을 위한 긴 연속 섬유 기술;

3. 저가형 복합재료의 개발로 인해 구조부품 등 부품에 탄소섬유강화플라스틱의 사용이 늘어나고 있다.

4. 지붕, 헤드라이트 및 미등용 유리로 사용되는 폴리카보네이트 및 아크릴;

5. 후드 아래에 고급 나일론을 적용했습니다.

플라스틱 공급업체 역시 자동차의 지속 가능성과 경량화 목표를 충족하기 위해 재료를 맞춤화하고 있습니다.

Genbeta는 전기자동차(EV) Formula E 경주의 세계적인 선두업체입니다. 최근 세계 최초의 순수 전기 FIA 월드 챔피언십에서 기네스 세계 기록을 세웠습니다. 기록은 실내에서 달성한 가장 빠른 속도입니다. 달성된 속도는 218.71kph(시속 킬로미터) 또는 135.9mph(시속 마일)였습니다.

주요 열가소성 구성 요소는 다음과 같습니다.

프론트 윙 엔드플레이트– 전면 날개 엔드플레이트는 다양한 재료로 3D 프린팅됩니다. 예를 들어 폴리프로필렌(PP) 공중합체, 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)/PC 혼합물이 있습니다. 이는 차량 앞 날개의 바깥쪽 끝에 장착됩니다. 이는 앞바퀴 주위의 공기 흐름 방향을 바꾸는 데 필수적인 부분입니다. 차량의 다운포스와 안정성을 유지하면서 항력을 줄입니다.

휠 핀– 휠 핀은 사출 성형 부품입니다. 이들은 STAMAX™ 폴리프로필렌(PP) 공중합체와 같은 SABIC의 기계적으로 재활용된 열가소성 수지를 사용합니다. 여기에는 사용 후 폐기물 기반 TRUCIRCLE™ 원형 재료가 포함되어 있습니다. 방사형 스포크 패턴으로 림에 장착됩니다. 이는 결국 공기 흐름을 최적화합니다. 또한 더 빠른 속도에서는 공기역학적 항력을 줄이고 브레이크를 냉각시켜 제동력을 향상시킵니다.

윈드 디플렉터– 윈드 디플렉터는 압출된 투명 폴리카보네이트(PC) 시트 부품입니다. 이들은 SABIC TRUCIRCLE™ 포트폴리오의 생체 재생 가능 저탄소 소재를 사용합니다. 이 장치는 경주용 자동차 조종석 앞쪽, 운전자 앞쪽에 장착됩니다. 따라서 공기 흐름을 최적화하여 항력을 줄여 궁극적으로 속도 성능을 향상시킵니다.

젠베타 전기 레이싱카(좌), 프론트 윙 엔드 플레이트/휠 냉각 핀(중앙), 윈드 디플렉터 부품(우)
(출처: SABIC)

Wipag 폴리아미드 6 재활용 탄소섬유 복합재는 BMW iX 전기 자동차(EV)의 앞유리 크로스바에 사용됩니다. EV 앞유리의 상부 구조 구성요소는 WIC PA6 15 BK IM 화합물로 만들어집니다. 이 제품은 BMW의 탄소섬유 복합재 제조 장치에서 배출되는 탄소섬유 폐기물을 활용하여 사출 성형 금속 하이브리드 기술을 사용하여 만들어졌습니다.

BMW EV 크로스 멤버의 PA6 재활용 탄소 섬유 복합 앞유리

(출처: 위팍)

앞 유리 구조용 크로스빔도 금속 인서트와 탄소 섬유 막대로 구성됩니다. 다음과 같은 장점을 지닌 충격 개질 등급입니다.

1. 좋은 기계적 성능

2. 가볍고 지속 가능한 순환 경제 대안 솔루션

재활용 탄소 섬유는 기계적 요구 사항을 충족하는 것 외에도 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. WIC PA6 1kg은 약 6kg의 CO2 등가물(eq.)을 방출하는 반면, 1kg의 순수 탄소 섬유는 제조 시 약 9kg의 CO2 등가물을 방출합니다.

GS-Caltex의 HiPrene® ALG14BF 폴리아미드 6 장섬유 열가소성(LFT) 컴파운드는 현대 기아 쏘렌토의 파노라마 선루프 프레임에 사용됩니다. 한국의 인알파 루프 시스템(Inalfa Roof Systems)은 GS-Caltex 컴파운드를 사용하여 선루프 프레임을 사출 성형했습니다.

기존의 원형 유리 섬유 강화재 대신 평면 유리 섬유가 사용된 것은 이번이 처음입니다. 이는 선루프에 다음과 같은 특성을 제공합니다.

1. 치수안정성 향상

2. 뒤틀림 감소

기아 쏘렌토의 선루프 프레임은 PA6- 기반 LFT를 사용합니다.

(출처 : GS칼텍스)

비틀림 인발 성형은 LFT 펠렛을 생산하는 데 사용되는 새로운 기술입니다. 이렇게 하면 섬유 길이가 플라스틱 펠릿 길이를 초과할 수 있습니다. 기계적 성질을 향상시킬 수 있습니다.

기존 표준 철골 프레임 대비 부품 중량을 51% 줄였습니다. 전체 부품 합병 건수는 33%에서 4%로 감소했습니다. 유리 충전 LFT는 탄소 섬유 강화 LFT에 비해 굽힘-비틀림 강성이 13% 증가합니다. 마찬가지로, 24% 더 낮은 비용으로 부품 파괴력을 25% 향상시켰습니다.

Solvay는 최신 고온 내성 액정 폴리머(LCP)인 Xydar® LCP G-330HH를 개발했습니다. 이 LCP 화합물 등급은 할로겐이나 브롬 첨가제를 사용하지 않고 본질적으로 난연성입니다. 30분 동안 화씨 752도(400도)에 노출된 후에도 전기 절연 특성을 유지합니다. 특징:

1. 유리 충전,

2. 흐름이 ​​쉽고,

3. 사출 성형이 가능합니다.

자동차 제조사들은 차세대 전기 자동차(EV)를 위해 400V에서 800V로 전환하고 있습니다. 글로벌 규제가 배터리 부품의 내열성을 높이고 있기 때문이다. 최대 15분 동안 300도에서 1000도까지의 온도를 견뎌야 합니다.

Xydar® LCP G{{0}} HH는 안전성을 향상시켜 배터리 열 폭주 화재 발생 시 승객이 전기 자동차에서 내릴 수 있는 충분한 시간을 제공합니다. 대상 응용 분야는 EV 배터리 모듈용 얇은 벽의 100x150x0.5mm(박막 절연 패널)입니다.

DOMO는 TECHNYL® 4EARTH® 폴리아미드 6(PA6 또는 나일론 6) 및 폴리아미드 66(PA66 또는 나일론 66)을 개발했습니다. 수명주기 결과에서 알 수 있듯이 폴리아미드 부품이 환경에 미치는 영향을 이전에는 달성할 수 없었던 수준으로 줄입니다.

제조 과정에서 CO2 배출량이 80%, 물 소비량이 70%, 에너지가 60% 적습니다. 등급은 20% 이상의 재활용 함량을 목표로 합니다. 탄소 섬유 또는 유리 섬유 함량이 최대 50%입니다.

TECHNYL® 4EARTH® PA6 및 PA66의 지속 가능한 재활용
(출처: Domo Engineered Materials)

주요 응용 분야는 다음과 같습니다.

1. 자동차 베어링 케이지, 변속기 하우징, 오일 팬, 오일 분리기, 실린더 헤드 커버, 흡기 매니폴드 및 변속기 커버

2. 전기, 가정용 및 정원용 기기;

3. 단열재/창 프로필, 가구 부품, 산업용 부품, 스포츠 및 레저 장비, 농업 도구 등 소비자/산업용 제품.

Covestro는 순환 경제 폴리카보네이트(PC) 전문 지식을 Nalyses 자동차 헤드램프 프로젝트에 도입합니다. HELLA가 이끄는 독일 연방 교육 연구부에서 자금을 지원합니다. 오늘날의 투명한 헤드램프 커버의 개발과 디자인에 중점을 두고 있습니다. 또한 재사용, 재제조 또는 수명이 다한 재료 재활용도 살펴봅니다. 이번 움직임은 전체 제품 수명주기를 포괄하는 고부가가치 재활용 PC 원자재 기반을 조성하는 것을 목표로 한다.

Covestro는 모듈식 헤드램프 개념에 대한 연구를 수행했습니다. 이는 다양한 유형의 폴리카보네이트를 기반으로 하며 조립 단계, 공간 요구 사항, 비용 및 CO2 배출을 줄이는 것을 목표로 합니다.

하나의 플라스틱(지정 PC 등)에 집중하면 인건비가 절감됩니다. 성능 저하 없이 재활용 흐름에서 이를 분리, 분류 및 저장하려면 인건비가 필요합니다. Nalyses 컨소시엄에는 HELLA(헤드램프), Covestro, BMW, geba Kunststoff 화합물, Fraunhofer 메카트로닉 시스템 설계 연구소 IEM, Heinz Nixdorf 연구소 및 Hamm-Lippstadt 응용 과학 대학이 포함되어 있습니다. 이들 프로젝트의 결과는 다른 산업으로 이전될 예정이다.

재활용 PC 지속 가능한 투명 자동차 헤드라이트

(출처: 코베스트로)