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신소재/부품 자동차 부품에 사용되는 열가소성 수지

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2020-03-26 12:54:00
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1. 자동차 부품에 사용되는 열가소성 수지 - 범용수지

 

폴리프로필렌(PP)

 

범용 수지 중에서 자동차에 가장 많이 사용되는 연질의 내피로성을 가진 열가소성 수지이다.

인성(靱性)과 경량이 요구되는 자동차의 내장품이나 전장부품에 많이 사용되며, 다양한 개질제를 배합한 PP 수지는 자동차용 범퍼로서 널리 사용되고 있다. 성형법도 개발되어, 트렁크룸 내의 데크보드, 승용차에는 없지만 트랙터의 루프 부재, 휀더ㆍ백도어 등의 외판부품에 사용되는 사례도 있다.

 

폴리에틸렌(PE)

 

가장 가공하기 쉽고 저렴하기 때문에 널리 사용되는 수지 재료이며, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)가 있다. 고밀도 폴리에틸렌의 강성과 휨에 대한 내성은 폴리프로필렌보다 뛰어나다.

연료탱크, 주유구로부터 연료탱크에 연료를 보내는 인렛 파이프 등에 사용된다.

 

아크릴로니트릴 부타디엔 스틸렌 공중합체(ABS)

 

아크릴로니트릴(A), 부타디엔(B), 스틸렌(S)을 주성분으로 하는 폴리머 알로이이다. 내충격성과 인성이 있으며, 성형가공, 도금, 도장과 같은 2차 가공을 하기 쉬워, 자동차의 내장부재 및 외장부재 등에 널리 사용되고 있다.

대시보드 트림, 전자 엔클로저, 휠캡 커버 또는 크롬 도금 가공된 ABS제 휠캡, 그릴, 펜더 플레어 등에 사용된다.

 

2. 자동차 부품에 사용되는 열가소성 수지 - 엔프라 수지

 

폴리카보네이트(PC)

 

열성형에 뛰어나며 투명성이 높고, 내충격성이 일반 유리의 250배이며 중량은 그 절반, 저온특성이 좋고 사용가능 온도는 -100℃~140℃로 매우 넓다.

창재(窓材)로 사용되기 시작하였으며, 테이진은 PC 수지에 플라스마 CVD법에 의한 하드코트를 추가하여 유리 수준의 내마모성, 내후성을 부여하여 세계 최초의 PC 수지제 필러레스 앞유리를 개발하였다. 이것은 전기자동차 GLM ‘토미 카이라 ZZ’에 탑재되었다.

 

폴리아미드(PA) 나일론

 

내열성, 내유성, 내피로성, 내변형성이 뛰어난 재료이다.

엔진룸 내에 적용되는 사례가 많으며, 인테이크 매니폴드, 로커 커버, 연료계 부품 연료 인젝터의 보디에 사용된다. 최근에는 엔진에 더 가까운 연료부인 스로틀 챔버, 인렛 부품 등의 수지화가 진행되고 있다.

 

폴리아세탈(POM)

 

흡수성(吸水性)이 작고, 인장이 강하며, 탄성이 있고, 내마모성, 내충격성이 뛰어난 재료이다. 자기윤활성이 있으며, 특히 금속과의 마찰계수가 작다는 특징이 있다.

자동차의 연료탱크 등에 사용되며, 정밀한 금속부품을 대체하여 전자ㆍ연료장치용 부품, 전력전도용 부품에 사용되고 있다.

 

폴리부틸렌테레프탈레이드(PBT)

 

열안정성, 내후성, 고절연성, 내유기용제, 내기름, 내휘발유성이 좋은 재료이다. 자동차의 전장부품인 와이어 하네스나 ECU 케이스 등에서의 수요가 증가하고 있다.

 

3. 자동차 부품에 사용되는 열가소성 수지 - 슈퍼엔프라 수지

 

열가소성 폴리이미드(TPI)

 

열경화성 PI 수지의 뛰어난 특성(내열성, 고강도 등)을 해치지 않고, 사출성형을 통한 고효율 생산을 가능하게 한 전방향족폴리이미드. 유리 전이온도는 250℃이며, 결정성(녹는점 388℃)이 있다. 접동특성, 내방사선성, 저흡수성, 내약품성, 난연성으로, 400~420℃의 영역에서의 용융유동성에 의해 복잡한 형태의 제품도 성형할 수 있다.

고강도, 고탄성, 고강성의 섬유강화 그레이드는 자동차 구조 부재, 접동성을 살린 자동차의 ATF(Automatic Transmission Fluid) 부품(스러스트 워셔, 실링, 부시 등)ㆍ베어링 등에 사용된다.

 

폴리에테르이미드(PEI)

 

사출성형이 가능한 투명성 수지로, 녹는점은 217℃, 상용내열온도는 ~170℃, 난연성을 가지지만, 탈 때에도 발연이 적은 재료이다. 내약품성, 내수성, 내열수성, 전기특성, 내후성이 뛰어나며, 기계특성이 넓은 온도대역에서 안정적이다.

베어링의 리테이너 및 스피드 센서 부품 등의 전장부품에 사용된다.

 

폴리페닐렌 설파이드(PPS)

 

고내열성, 높은 기계특성, 진한 황산 이외의 내약품성, 수치안정성, 뛰어난 전기절연성을 가진다. 열변형온도는 260℃, 연속사용온도는 170~200℃로서, 비교적 저렴한 비용의 재료이다.

HV 인버터, 파워모듈 부품, 엔진룸 주변 등 내열성이 요구되는 장소에서 사용되는 경우가 많고, 최근 들어 전장부품은 여러 개의 센서를 조합한 모듈화가 진행되고 있어, 부품의 크기가 커져, PPS의 사용량이 증가하고 있다.

 

폴리에틸렌에텔케톤(PEEK)

 

녹는점 334℃, 최고연속사용온도 250℃, 고내열성을 갖고 있어, 인장특성, 피로특성, 충격특성 등에도 뛰어나며, 진한 황산, 진한 질산, 포화염소수 이외에는 침식되지 않는 내약품성을 가지며, 내방사선성도 있고, 전기절연성도 높은 재료이지만, 비싸다.

자동차의 액추에이터, 기어, 베어링, 워셔, 실, 클러칭, 엔진 부품 등에 사용된다.

 

액정성 폴리머(LCP)

 

내열성이 뛰어나며, 높은 강성과 탄성을 가진다. 유리섬유를 섞은 GFRP로서, 커넥터, 커넥터 케이스 등의 전장부품에 사용되며, 연료탱크 등에 적용될 수도 있다.

 

폴리프탈아미드(PPA)

 

PPA는 폴리아미드(PA)의 일종이며, 최소 두 종류의 디아민(diamine)과 두 종류의 프탈산(phthalic acid)이 들어간 것으로서, PA보다 높은 내열성, 고온에서 더욱 높은 강도와 강성, 높은 내약품성을 갖고 있다.

HEV용으로 하네스 커넥터와 관련되어 사용되는 경우가 많다. 또한 GFRP화하여 유리전이온도(Tg)는 160℃로 높고, 차랑탑재 전자시스템용 커넥터에도 사용된다. 유리섬유 강화품은 변속기/냉각수계 부품, 엔진 주변 메커니즘부품, 유압피스톤, 실린더, 모터 엔드캡에 사용되고 있다.

 

폴리설폰(PSU)

 

내열수성, 투명성 등이 뛰어난 재료로, 배터리 캡, 퓨즈, 자동수전 센서 부품, 이그니션 부품에 사용된다.

 

폴리에테르설폰(PES)

 

내열성이 뛰어나며, 넓은 온도범위(-100~180℃)를 갖고 있어 강성, 수치 안정성이 있으며, 고온에서의 내변형성, 내휘발유, 가소홀, 엔진오일성이 뛰어나다. 또한 난연제를 첨가하지 않고도 난연성이 비교적 높은 그레이드인 UL94V-0에 달한다. 기어박스의 베어링 리테이너, 브레이크 샤프트용 부시, 카뷰레터용 코일보빈, 스라스트 워셔, 램프 리플렉터 등에 사용된다.

 

지금까지 살펴본 것처럼, 열가소성 수지 중에서도 재료나 특징, 자동차마다 용도는 다양하다. 아래 표에서 그것을 정리하였다.

 

<표1> 열가소성 수지의 특성과 용도

 

 

[자동차 경량화 글로벌 트렌드와 소재별 핵심기술 개발전략] 보고서 상세 보기

http://www.irsglobal.com/shop_goods/goods_view.htm?category=01000000&goods_idx=83608&goods_bu_id=

 

 
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