천연 섬유 강화 SMC는 산업용 애플리케이션을 대상으로 합니다.

새로운 유기농 SMC로 제작된 리어 스포일러. 연구자들은 복잡한 늑골이 있는 구조를 기존의 처리 매개변수로 채울 수 있었습니다. 그들은 섬유와 매트릭스의 분리를 발견하지 못했습니다. 사진 제공:Institut für Verbundwerkstoffe(IVW)

다양한 산업 분야의 폴리머 반제품 생산업체인 Lorenz Kunststofftechnik GmbH(독일 발렌호르스트 소재)는 천연 충전제와 섬유질(예:해바라기 씨 껍질 및 갈대)을 수용할 수 있는 유기 시트 성형 화합물(SMC)을 개발했습니다. 및 Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe(IVW, Kaiserslautern, Germany), Rhineland-Palatinate 주의 비영리 연구 기관이자 복합 재료 개발 및 가공을 전문으로 하는 Kaiserslautern 기술 대학. 목표는 상대적으로 작은 CO₂를 갖는 열경화성 복합 재료의 개발입니다. 발자국.

Lorenz의 영업 및 비즈니스 개발 이사인 Peter Ooms는 다음과 같이 말했습니다. Kaiserslautern 연구소는 실험실 규모의 예비 테스트, 일반 연구 및 새로운 유기 SMC 제형 개발을 수행했습니다.”

잠재 사용자 설문조사

두 조직은 전기, 자동차 및 산업 장비를 포함한 다양한 산업 분야의 30개 기업을 대상으로 한 설문 조사를 기반으로 재료 사양서를 개발했습니다. Ooms는 “우리 설문 조사에 따르면 산업마다 재료에 대한 요구 사항이 다릅니다. 그러나 거의 모든 사람들이 환경 측면과 CO₂를 문서화하기 위해 수명 주기 평가(LCA)를 원했습니다. 생산 감소 및 재활용 가능성. 우리는 이러한 요구 사항을 기반으로 SMC 생산을 위해 가능한 유기 재료를 선택했습니다.”

파트너는 부분적으로 유기 기반 필러를 포함하는 유리 섬유 SMC를 개발하기로 결정했습니다. 충전재의 경우 해바라기 씨 껍질과 갈대 분쇄, 목분, 산업용 연수화 공장의 업사이클링된 탄산칼슘, 열경화성 재활용 재료 등 여러 옵션이 고려되었습니다. 추가적인 지속 가능성 이니셔티브로 원자재는 Lorenz 시설에서 500km 내에서 조달되었습니다.

SMC와 필러에 대한 연구와 재료가 어떻게 처리될 수 있는지에 대한 연구는 IVW에서 수행되었습니다. 고려된 요소에는 함침성, 밀도, 점도 및 원료의 가용성이 포함됩니다. 연구원들은 제형을 개발하면서 불포화 폴리에스터(UP) 수지 및 수축 방지 첨가제를 사용하여 작업했습니다.

공식 작업

다음으로, 파트너는 새로운 재료를 사용하여 제조할 데모 전투 구성 요소에 대한 매개변수를 정의했습니다. Dr.-Ing는 "이 시연기는 재료의 흐름 및 금형 충전 거동을 조사하고 이를 기존 SMC 반제품과 비교하는 데 도움이 되었습니다."라고 말합니다. IVW의 과학자 플로리안 고트너(Florian Gortner). "이러한 결과와 프레스 레오메트리 테스트를 기반으로 흐름 거동을 보여주고 다른 금형 형상에 대한 예측을 가능하게 하는 시뮬레이션 모델을 구축했습니다."

초기 연구 끝에 불포화 폴리에스터(UP) 수지와 수축 방지제, 산화마그네슘 및 수지를 두껍게 하는 내부 이형제, 컬러 페이스트로 구성된 기본 SMC 수지 페이스트가 개발되었습니다. 이 수지 페이스트는 연구원들이 SMC 내에서 각 개별 구성 요소가 어떻게 상호 작용하는지 이해할 수 있도록 테스트를 거쳤습니다. 다양한 충전제를 사용하여 수지 제형을 반복적으로 테스트한 결과 궁극적으로 원하는 점도, 흐름 및 함침 거동을 가진 다수의 유기 충전제 기반 수지가 생성되었습니다.

Gortner는 “산화마그네슘과 내부 이형제를 사용하여 수지를 두껍게 하고 반제품을 착색하기 위해 컬러 페이스트를 첨가했습니다. 설문 조사 결과를 바탕으로 첨가제를 더 추가하고 수지 페이스트를 응용 프로그램에 적용했습니다.”

그들은 원하는 점도, 흐름 및 함침 거동을 특징으로 하는 제형이 나올 때까지 제형을 여러 번 반복했습니다. 결과 재료는 기존 SMC보다 밀도가 낮은 반제품을 생산할 수 있게 해 주며, Lorenz는 이 제품이 전기 자동차 시장에서 매력적이기를 바라고 있습니다. 다음 단계는 Lorenz가 올해 달성할 계획이라고 Ooms에 따르면 상업적으로 수지 버전을 생산하는 것입니다.

"이제 IVW와 함께 이 새로운 열경화성 수지를 만드는 데 성공했으므로 실제 적용을 위한 추가 개선을 계획하고 있습니다."라고 Ooms가 덧붙입니다. 예를 들어, Lorenz는 응용 분야에 따라 충전제에 비례하여 수지 페이스트의 양을 변화시키는 재료의 반복을 개발하거나 천연 섬유 대신 유리 섬유를 대체할 수 있습니다. Lorenz는 또한 불포화 폴리에스테르 수지가 더 안전하고 환경 친화적인 수지로 대체될 수 있다고 말합니다.

Gortner에 따르면, “우리 연구 프로젝트의 목적은 반제품 열경화성 제품에서 유기 기반 구성 요소의 사용이 가능함을 보여주는 것이었습니다. Lorenz의 적극적인 지원 덕분에 우리는 이 작업을 성공적으로 수행할 수 있었고 계속해서 산업 생산의 피드백을 결과에 통합할 것입니다.”