란세스, 텍스펙스 섬유 강화로 압출 블로우 몰딩에 복합재 적용 확대

란세스(Lanxess AG, 독일 쾰른)는 9월 3일 적용 범위를 압출 블로우 몰딩으로 확대하며, 텍스펙스(Tepex) 연속 섬유 강화 열가소성 복합재를 생산 공정에 통합한다고 발표했다.

최근 타당성 연구에서 란세스는 PA6로 제작된 부품을 블로우 몰딩 기술로 제조하면서, 높은 하중이 가해지는 지점에 텍스펙스로 국부 보강할 수 있음을 입증했다고 밝혔다. 이 연구는 도르마겐(Dormagen, 독일) 소재 고성능 소재 사업부(HPM) 기술센터의 양산 근접 블로우 몰딩 머신에서 수행됐다. "부품들이 탁월한 접착력을 보여 텍스펙스의 강도와 강성을 활용할 수 있습니다."라고 HPM의 블로우 몰딩 전문가 아서 리브(Arthur Rieb)는 설명한다.

란세스에 따르면 이 공정은 블로우 몰딩 부품의 기계적 성능을 국부적으로 향상시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 충격 하중이나 고압으로 인해 높은 기계적 응력이 가해지는 영역에 적용 가능하다. "또한 블로우 몰딩 구조 부품, 예를 들어 차체 보강용 중공 섹션 제조에도 적합합니다. 텍스펙스를 광범위하게 사용하면 부품의 기본 벽 두께를 줄일 수 있어 경량화와 소재 절감의 핵심 요인이 될 수 있습니다."라고 리브는 설명한다. "순수 열가소성 시스템 기반이므로 중공 부품을 쉽게 재활용할 수 있어 폐쇄형 물질 순환 구축이 용이해집니다."

란세스에 따르면 이러한 중공 부품 제조 시 첫 단계는 관형 파리슨을 압출하는 동시에 가열 및 가소화된 텍스펙스 인서트를 블로우 몰딩 금형에 배치하는 것이다. 파리슨은 금형 내에서 팽창하며 텍스펙스 섹션도 함께 성형된다. 그 결과 정의된 형상과 국부적 텍스펙스 보강을 가진 부품이 완성된다. "텍스펙스 성형이 블로우 몰딩 공정에 통합되어, 블로우 몰딩 특유의 짧고 경제적인 사이클 타임으로 원스텝 공정이 가능합니다."라고 리브는 덧붙인다.

이전에는 란세스에 따르면 이러한 부품 제조에 3단계 공정이 필요했다. 블로우 몰딩 중공 부품에 2차원 또는 3차원 텍스펙스 인서트를 후속 용접하는 과정이었다.

"우리 공정은 일을 훨씬 단순하게 만듭니다."라고 HPM의 텍스펙스 자동차 그룹 경량 설계 전문가 틸만 존탁(Tilmann Sontag)은 말한다. "또한 직물 보강으로 가소화된 텍스펙스 소재가 단방향 연속 섬유로 강화된 테이프보다 훨씬 다루기 쉽습니다. 이는 안정적이고 안전한 생산 공정을 가능하게 합니다."

또한 텍스펙스의 연속 섬유가 플라스틱으로 완전히 사전 함침되어 있어, 블로우 몰딩 중 에어 포켓 형성 없이 소재를 통합하기에 공정이 매우 충분하다. "결과적으로 블로우 몰딩 소재와 텍스펙스 간에 우수한 접착력을 가진 소재 결합이 이루어집니다. 낮은 블로우 몰딩 압력만으로도 타이트한 반경의 반구 등 중요한 3D 형상으로 텍스펙스를 성형하기에 충분합니다."라고 존탁은 설명한다.

회사에 따르면 HPM 사업부는 PA6 및 PA66 기반의 다양한 고점도 컴파운드를 개발해 왔으며, 유리섬유 보강 유무와 관계없이 신공정/신소재 조합에 사용할 수 있다. 예를 들어, 비보강 PA6 컴파운드인 듀레탄(Durethan) BC700HTS DUSXBL과 듀레탄 BC550Z DUSXBL 같은 부드럽고 내충격성 제품 변형이 포함된다. 이러한 소재는 텍스펙스 보강 탱크나 높은 내충격성과 유연성이 요구되는 기타 중공 부품에 적합하다. 반면 유리섬유 강화 제품 유형은 경량 구조 부품에 주로 선택된다.

텍스펙스 역시 이 공정에 다양한 제품 유형을 제공한다. 예를 들어 유리, 아라미드, 탄소섬유로 만든 연속 섬유 직물이나 라미네이트로 보강된 소재 변형이 있다. 복합재의 매트릭스도 다양화할 수 있다. PA6 또는 PA66 외에도 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 같은 폴리올레핀으로 구성할 수 있다.

고객의 부품 개발 전 단계를 지원하기 위해 란세스 HPM 사업부는 소재, 응용, 공정, 기술 개발 전문성을 하이앤트(HiAnt) 브랜드로 통합했다. 이 서비스는 컨셉 설계, 소재 최적화, 시뮬레이션 툴을 통한 부품 특성 계산부터 가공, 부품 테스트, 양산 개시까지 포괄한다고 한다.