지속 가능성 및 비용 개선을 위한 폼 PP

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PP 폼은 경량화와 지속 가능성을 높이기 위해 자동차 및 포장 분야에 진출하고 있습니다. (사진설명:아비엔트)

폴리프로필렌의 발포는 압출 PP 발포로 시작하여 사출 및 중공 성형 발포로 점점 더 결합되어 지난 몇 년 동안 상당한 견인력을 얻었습니다. 주요 시장은 자동차 및 포장재이며 건축 및 건설, 소비재 및 산업재가 그 뒤를 잇습니다. 특히 지난 몇 년 동안 강력한 수요와 공급 제약으로 인해 국내 PP 가격이 글로벌 가격을 능가하는 모습을 보였던 지난 몇 년 동안 비용 대비 성능이 주요 인센티브입니다. 그러나 발포 PP에 대한 수요 증가의 더 중요한 요소는 단순히 수지를 덜 사용하고 때때로 덜 "친환경적"으로 인식되는 PS 및 EPS에 대한 대안을 제공함으로써 지속 가능성 이니셔티브 및 요구 사항을 충족하는 것입니다.

자동차 산업의 경량화는 전기 자동차(EV)에 대한 업계의 관심으로 더욱 주목을 받고 있으며 발포 PP 성장에 기여할 것으로 예상됩니다. 지속 가능성 이니셔티브에 의해 주도되는 포장도 마찬가지입니다. 거품의 성장 전망을 가능하게 하는 것은 물리적 및 화학적 발포(때로는 둘의 조합)에서 최근의 기술 발전입니다. 예를 들어, MuCell 직접 가스 주입 공정을 사용하는 물리적 발포 성형의 선두주자인 Trexel은 지난 3년 동안 기술을 더욱 개선하여 이전에는 불가능했던 수준으로 얇은 벽 성형을 가능하게 했습니다.

유사하게, iD Additives, Avient 및 Trexel은 매우 작은 셀 크기, 균일한 분포 및 우수한 미학을 가진 미세 기포 발포체를 생산하는 제제를 도입한 화학 발포제(CFA) 공급업체 중 하나입니다. 또한 SABIC 및 Asahi Kasei Plastics와 같은 PP 수지 공급업체는 특히 압출 또는 성형 PP 발포 구조용으로 우수한 용융 강도를 가진 등급과 발포에 특히 적합한 특수 강화 화합물을 도입했습니다. 또 다른 선도적인 PP 수지 공급업체인 Borealis의 소식통은 회사가 Daploy(고용융 강도) HMS-PP 제품과 PP 폼 솔루션 제공을 통해 압출 폼 시장의 추가 개발을 지원하기 위해 최선을 다하고 있다고 말했습니다. 이 회사는 특히 PP 폼 시장 개발을 목표로 하여 높은 용융 강도 PP를 상업화하는 데 선구자였습니다.

시장 조사 기관인 Markets &Markets의 2018년 연구에 따르면 전 세계 압출 PP 폼 시장은 2023년까지 매년 거의 7% 성장할 것으로 예상했습니다. SABIC의 글로벌 폼 및 경량 사업부 소식통은 초용융 강도 PP가 압출 성형을 지원하기 위해 개발되었다고 언급했습니다. 자동차, 건설 및 포장의 공정이지만 경량과 지속 가능성이 필수적인 새로운 사출 및 중공 성형 응용 분야에서 기회를 보고 있습니다.

한 소식통은 “포장에 대한 새로운 법안은 현재 솔루션을 PP 기반 폼으로 대체하는 주요 성장 동인이기도 합니다.”라고 말합니다. Avient의 첨가제 사업부 제품 관리자인 Craig Sibol은 자신의 회사에서 폼 PP 성장이 낮은 두 자릿수이지만 주로 사출 성형에서 성장할 것으로 보고 있다고 말했습니다. "PP 공급 문제는 건축 및 건설과 같은 부문에서 발포 압출 응용 분야에 더 많은 영향을 미치므로 성장이 제한됩니다."

Todd Glogovsky, 임원 v.p. Asahi Kasei Plastics North America의 영업 및 기술 부문은 다음과 같이 말합니다. 고객은 항상 무게를 줄이기 위해 모든 옵션을 평가합니다. 경량화 옵션은 서로 지속적으로 검토되며 비용 절감 및 성능 업그레이드에 가장 큰 영향을 미치는 옵션이 선택됩니다.”

iD Additives의 Nick Sotos 사장은 “올해 PP 가격이 급등하기 시작하면서 발포제 샘플에 대한 요청이 들어오기 시작했습니다. 너무 많은 활동이 있었기 때문에 상승하는 수지 비용을 완화하는 데 도움이 되는 방법에 대해 사람들에게 알리기 위해 'Foam It or Fill It'이라는 Zoom 채팅을 하기로 결정했습니다. 그건 제가 iD Additives를 시작하고 Ron Bishop을 고용했을 때로 거슬러 올라갑니다. Ron Bishop은 비용을 줄이는 두 가지 방법이 있다고 말했습니다. '거품을 넣거나 채우면 됩니다.'"

Trexel의 Brian Bechard 사장은 MuCell을 사용하고 CFA를 사용하는 경우 발포 부품을 생산하는 상업적 성공을 실현하는 데 상당한 시간과 노력이 필요하기 때문에 그의 회사는 PP 가격 상승이 성형기의 발포를 유발한다는 중요한 증거를 아직 보지 못했다고 말합니다. . “고체로 성형된 부품은 발포 시 재인증을 받아야 합니다. 요구 사항을 충족하는 물리적 속성을 얻기 위해 부품 설계를 약간 수정해야 하는 경우가 많습니다.”라고 Bechard는 말합니다. “MuCell을 사용하면 장비 소싱이나 수정도 있습니다. 이는 단기 수지 가격 변동에 대한 명백한 수정 사항이 아닌 경향이 있습니다. 이제 수지 가격이 상승하고 계속 상승할 것이라는 일반적인 합의가 이루어지면 발포의 경제성이 더욱 매력적이 되고 자연스럽게 더 많은 고객이 우리를 찾게 될 것입니다.”

SPE Automotive 수상 경력에 빛나는 계기판 캐리어는 SABIC의 긴 유리 Stamax PP와 무게를 15% 줄이는 코어 백 기술을 사용한 발포 공정으로 제작되었습니다.

자동차 트렌드

SABIC의 글로벌 자동차 비즈니스 소식통에 따르면 발포 PP 컴파운드는 발포 자체와 더 얇은 부품 생성 능력 모두에서 부품 중량을 줄이기 위해 거의 20년 동안 자동차에 사용되었습니다. 이 분야에서 활발한 활동을 펼치고 있는 SABIC은 2017 Mini Countryman의 계기판(IP) 캐리어로 2017년 SPE Automotive Innovation Award를 수상했습니다. 발포되지 않은 부분에 비해 중량을 약 15% 줄였습니다.

그러나 SABIC 팀에 따르면 최근까지 발포 PP 적용은 열악한 표면 품질로 인해 주로 구조적, 보이지 않는 적용으로 제한되었습니다. 가볍고 미적인 인테리어 부품에 대한 수요와 사이클 시간, 재료 사용량 및 비용 절감에 대한 강한 관심으로 인해 고품질 표면 마감을 가진 차세대 PP 폼 재료 개발 노력이 촉발되었습니다. 자동차 인테리어 미적 부품의 경량화는 연료 소비와 배기 가스를 줄이기 위한 메가 트렌드의 일부입니다.

SABIC Automotive의 한 소식통은 “EV 무게는 효율성과 주행 거리와 관련이 있기 때문에 전기차 생산량의 급격한 증가가 이러한 추세에 기여하고 있다. 발포 PP 화합물은 중요한 기여를 할 수 있으며 8%에서 10% 더 가벼운 저밀도 응용 분야를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 발포 PP의 더 높은 흐름은 더 얇은 부품과 더 큰 디자인 자유도를 가능하게 하여 무게를 훨씬 더 낮출 수 있습니다." SABIC은 이러한 요소를 종합하면 발포되지 않은 부품에 비해 부품 중량을 20%에서 25%까지 줄일 수 있다고 추정합니다.

최근 몇 년 동안 SABIC은 우수한 표면 미관을 제공하면서 중량 절감에 기여할 수 있는 발포성 PP 화합물 포트폴리오를 생산하는 데 주력해 왔습니다. 한 가지 주요 개선 사항은 표면 줄무늬 및 결함의 최소화이고 두 번째는 얇은 벽 부품에서도 싱크 마크를 잠재적으로 방지할 수 있다는 것입니다. 일반적으로 내부 부품은 최대 3mm 두께의 벽으로 설계됩니다. 이는 구조적 또는 강성 목적이 아니라 두꺼운 벽이 싱크의 가능성을 줄이기 때문입니다. 발포는 성형 부품 내에 충분한 내부 압력을 생성하여 과도한 수축을 상쇄하고 싱크 마크를 줄입니다. SABIC Automotive 팀에 따르면 최적화된 설계 및 가공은 최대 중량 감소를 포함하여 PP 폼 재료의 전체 가치를 추출하는 데 중요합니다. 그들의 다음 단계는 외부 애플리케이션에 사용하기 위해 기술의 미학을 더욱 향상시키는 것입니다.

Trexel의 Bechard는 IP, 도어 패널 및 언더후드 하우징/커버와 같은 자동차 부품용 충전 PP의 MuCell 발포에 대한 상당한 산업 경험을 바탕으로 이제 비충전 발포 활동이 증가하고 있다고 말합니다. 자동차 및 포장용 PP. 내부 가시성 자동차 부품은 Trexel의 TecoCell CFA가 화학적 발포를 통해 우수한 표면 마감을 생산하는 것으로 인정받은 시장 중 하나입니다. "이 CFA는 클래스 A 표면 마감을 제공하는 능력이 매우 독특하기 때문에 TecoCell을 사용하여 곧 상용화될 몇 가지 눈에 띄는 클래스 A 자동차 인테리어 부품이 있습니다."

발포 PP는 주로 배터리 베이스 및 커버와 같은 언더후드 구성 요소와 같은 A 등급이 아닌 비구조 영역에 사용되었지만 Glogovsky는 Asahi Kasei Plastics가 반구조 응용 프로그램으로 확장하는 것을 목표로 하고 있다고 말합니다. 이에 대한 잠재적인 미래의 예는 플로어 콘솔이라고 그는 지적합니다. 일부 기존 응용 프로그램에는 지도 포켓, 헤드라이너 및 일부 낮은 내부 트림 부품이 포함됩니다."

Borealis의 소식통은 Daploy HMS-PP의 전체 범위가 용융 단계에서 높은 용융 강도와 확장성을 결합한 긴 사슬 분지 재료라고 지적합니다. 또한 이러한 재료는 표준 PP 압출 등급 및 기타 폴리올레핀 기반 재료의 전체 범위와 혼합될 수 있습니다. 따라서 자동차, 포장, 건축 및 건설 분야의 최종 사용 응용 프로그램의 특정 요구 사항을 충족하기 위해 거품 특성을 광범위하게 조정할 수 있는 기회를 제공합니다.

Avient의 Sibol은 경량화에 중점을 두고 있기 때문에 PP 폼에 대한 자동차 잠재력이 계속해서 강해지고 있으며 CAFE 표준이 현재 미국 행정부의 의제에 포함되어 있기 때문에 더욱 그렇습니다. 자동차 이외의 운송 부문도 좋은 성장을 보이고 있습니다. Avient가 집중하고 있는 발포 PP 용도의 대부분은 대형 자동차 부품 및 특정 포장 응용 분야와 같은 사출 성형에 있습니다. 그러나 CFA는 사출 성형의 경량화제와 직접 가스 주입을 통한 압출의 핵제로 사용되어 더 미세한 거품 구조를 만듭니다.

비보강 PP에 대한 Trexel의 두 번째 목표 성장 영역은 얇은 벽 포장 응용 분야입니다. MuCell은 재료가 자유롭게 흐르고 동일한 크기의 프레스에서 성형된 더 얇은 부품을 채우는 능력을 향상시키기 때문입니다.

포장의 성장

채워지지 않은 을 위한 Trexel의 두 번째 성장 목표 영역 PP는 용기, 컵, 그릇, 뚜껑 및 주둥이와 같은 얇은 벽 포장 응용 프로그램입니다. Bechard는 “MuCell을 사용하여 재료가 자유롭게 흐르도록 함으로써 동일한 크기의 장비에서 더 얇은 부품을 성형할 수 있습니다. 우리는 이 기술을 사용하여 상업용 제품을 시장에 출시하기 위해 여러 브랜드 소유자 및 대형 포장 성형업체와 긴밀히 협력하고 있습니다.” 그는 최신 Chinaplas에서 중국 사출기 제조업체 Yizumi(미국 Yizumi HPM의 모회사)가 MuCell을 사용하여 기존 대비 5% 중량 감소, 15% 더 낮은 사출 압력 및 20% 클램프 톤 감소를 달성한 보울을 성형했다고 언급했습니다. 견고한 성형. 지난 K쇼에서 버터 용기에서도 비슷한 결과가 나왔다.

SABIC의 발포 및 경량 사업부의 소식통은 전자 상거래 반품 가능 상자 및 팔레트, 식품 포장 및 보호 포장에서 발포 PP에 대한 수요 증가를 보고 있습니다. SABIC은 2017년 말 PP-UMS(초용융 강도) 소재를 출시했습니다. 팀 관계자는 “시장과 응용 프로그램을 개발하는 데 시간이 걸립니다. 특히 매우 보수적일 수 있는 발포 산업에서. 그 이후로 성장이 이루어지고 있지만 2020년에 확실히 증가했고 2021년에도 계속되고 있습니다.”

iD Additives의 Sotos는 그의 회사의 큰 발포 PP 시장은 게이로드 및 팔레트와 같은 산업용 포장이었다고 말합니다.

Asahi Kasei의 Glogovsky는 두꺼운 벽으로 인해 포장 시장, 특히 완충재의 경우 사이클 시간 개선의 여지가 남아 있기 때문에 포장 시장으로의 확장 가능성을 보고 있습니다. “단면이 두꺼운 부품의 경우 열을 제거하는 데 필요한 냉각 시간으로 인해 성형 공정이 매우 깁니다. 발포를 사용하면 재료 질량이 줄어들기 때문에 냉각 시간이 단축됩니다. 이를 통해 주기 시간을 5%에서 35%까지 절약할 수 있습니다."

Borealis 소식통은 Daploy HMS-PP 수지와 그 혼합물이 가교되지 않았다고 말합니다. 이는 압출된 PP 폼이 완전히 재활용 가능하며 플라스틱 산업의 포장 및 기타 산업 부문에서 점점 더 중요한 요소임을 의미합니다.

iD Additives의 Ron Bishop(r.)과 성형 기술자가 새로운 Micro Fine Cell CFA로 만든 발포체를 검사합니다.

건축/건설 및 기타 응용 프로그램

Sotos는 플라스틱 목재를 PP 폼의 확실한 후보로 보고 있지만 그의 회사는 지붕 및 기타 관련 응용 분야(예:건축용 도구 상자 및 레벨)용 부품에 대한 작업도 수행했습니다.

SABIC의 Foam &Lightweight 팀은 구조용 발포체 및 주택 단열재, 파이프 및 바닥 깔개와 같은 조립식 건물 구성 요소를 추구하는 응용 분야입니다. Asahi Kasei의 Glogovsky는 경량화가 운송 비용에 영향을 미친다는 점 외에는 이 시장에서 중요한 동인으로 보지 않습니다. "건축 및 건설 시장으로 응용 분야가 확장되면 재료 사용량 및 사이클 시간 감소로 인한 비용 절감이 그 이유일 것입니다."

한편 Glogovsky는 사이클 시간 개선 가능성에 따라 사례별로 폼 PP의 가능성으로 소비자 및 의료 응용 프로그램을 보고 있습니다. Bechard는 Trexel이 회사의 TecoCell CFA를 사용하여 제품 라인에서 비용과 수지 소비를 줄이는 방법을 모색하고 있는 주요 가정용품 회사와 협력하고 있다고 말합니다. 그리고 ID Additives는 발포 PP 플라스틱 옷걸이와 같은 소비재에 대해 여러 회사와 협력했습니다. SABIC의 Foam &Lightweight 팀은 신발과 같은 틈새 응용 분야를 인용했습니다.

Asahi Kasei의 테르밀렌 단유리 강화 화학 결합 PP는 발포 선루프 모듈에 사용되어 발포되지 않은 장유리/PP를 대체합니다. (사진설명:SPE오토모티브)보강PP.

최신 발전

SABIC의 자동차 팀은 2022년 초까지 미적 자동차 인테리어 애플리케이션을 위한 새로운 발포 PP 컴파운드 포트폴리오를 출시할 예정입니다. 세 가지 초기 컴파운드는 이러한 부품의 표면 마감이 개선된 것으로 알려져 있습니다.

Asahi Kasei는 개선된 미용 및 경량화를 제공하는 발포 소재를 개발했습니다. 이러한 기술에는 더 비싼 비발포 장유리 PP를 대체할 수 있는 발포 썬루프 모듈에 사용되어 왔으며 좋은 화장품을 제공하는 것으로 선전된 테르밀렌 단유리 강화 화학 결합 PP가 포함됩니다.

iD Additives의 Sotos는 Micro Fine Cell CFA의 출시가 더 얇은 벽 애플리케이션을 대상으로 할 수 있게 되면서 회사에 게임 체인저가 되었다고 말합니다.

비슷한 맥락에서 NPE2018에서 Trexel은 빠른 주기의 얇은 벽 포장 솔루션을 위해 특별히 설계된 MuCell P-시리즈 가스 시스템을 출시했습니다. Bechard에 따르면, “그 이후로 우리는 더 짧은 영역에서 가스 도입 및 혼합을 관리하는 스크류 팁 도징을 제공하여 MuCell 구현의 유연성을 크게 높였습니다. 이를 통해 표준 스크류에 특수 스크류 팁을 장착할 수 있습니다. 도징 가스. 이는 출력이 가장 중요한 포장 응용 분야에 특히 중요합니다. 이 디자인은 기존의 나사 디자인처럼 가소화 출력을 제한하지 않기 때문입니다."

Trexel은 또한 최근에 MuCell을 사용하여 여러 기계를 실행할 수 있는 유연하고 저렴한 구현 옵션을 제공하는 저비용의 강력한 중앙 가스 부스터 라인으로 위성 기반 도징 장치를 보완했습니다.

Sibol에 따르면 Avient의 확장된 액체 및 고체 CFA 포트폴리오와 테스트 지원은 특히 기술 부품의 기계적 특성을 유지하면서 경량화의 한계를 확장하려는 고객을 지원할 수 있습니다. “더 작은 세포 크기와 표면의 미학을 조작하는 능력이 중요하지만 표면 속성도 조작할 수 있습니다. 코로나 또는 기타 표면 처리 없이 페인트 및/또는 데칼 스티커를 가능하게 하는 기술을 개발했습니다. 고객 연구에 따르면 효율성도 개선할 수 있습니다. 예를 들어, 때때로 프레스에서 펌핑된 액체 CFA는 고체 CFA를 구현하는 데 필요한 운영 및 투자를 기반으로 더 합리적입니다.”

SABIC의 Foam &Lightweight 팀은 PP-UMS를 차세대 고강도 발포성 PP로 선전합니다. 65cN 이상의 용융 강도로 특히 높은 팽창비가 필요한 경우 우수한 발포성을 생성하는 것으로 나타났습니다. 자동차, 포장(EPS의 대안으로 식품 용기 포함), 건축/건축에 상업적으로 적용되고 있습니다.

SABIC의 PP-UMS는 EPS를 대체할 수 있는 발포 식품 용기를 생산할 수 있습니다.