플라스틱 전문 잡지, 플라스틱 사이언스 8월 호에 당사 제품 관련 기사가 게재되었습니다.

코오롱플라스틱㈜,

자동차 분야 엔지니어링플라스틱 소재 확장 앞장서..

치수변화 단점 극복한 PA/Styrenic polymer Alloy 소재 개발

코오롱플라스틱㈜이 폴리아미드(PA)수지의 장점은 강화하고, 단점인 치수 변화를 보완한 Styrenic polymer(비결정성)와 alloy된 소재(제품명 : KOPA? KN153HB40BL)를 개발, 자동차 외장 부품 적용 확대에 나섰다.

엔지니어링 플라스틱 수지인 폴리아미드(PA, 나일론)는 강한 아미드결합과 수소결합으로 인해 강성과 내열성이 우수하여 자동차 부품의 원재료로 많이 사용되고 있으나, PA수지의 대표되는 특징 중 하나인 수분 흡수성으로 인하여 높은 치수 안정성을 요구하는 외관 부품으로의 적용에는 한계가 있었다. 소수성 플라스틱 대비 높은 수분흡수율은 PA수지의 Stiffness와 Toughness의 밸런스를 좋게 하기 때문에 산업현장에서 Annealing이라고 불리는 2차 가공을 하기도 하지만, 수분 흡수에 따른 치수 변화가 있어 높은 치수 안정성이 요구되는 자동차 외관 부품으로의 적용에는 어려움이 있었던 것이다.

 [그림 1] 코오롱플라스틱㈜의 KOPA?

KN153HB40BL로 성형한 Roof side molding,

길이 140~150㎝, 폭 5~10㎝의 부품으로서

온도에 따른 치수변화를 최소화해야 하는

대표적인 부품이다.

코오롱플라스틱은 이러한 PA수지의 가장 큰 약점인 치수변화를 보완하기 위해 Styrenic polymer(비결정성)와 alloy된 소재(제품명 : KOPA? KN153HB40BL)를 개발했다.

이번에 개발한 KOPA? KN153HB40BL소재는 타 수지 대비 내약품성, 내크립성이 약한 Styrenic polymer의 단점과 수분 영향에 따라 치수변화가 있는 PA수지의 단점을 상호 보완함으로써 최적의 특성을 가지며, 현재 현대자동차와 기아자동차의 외장 부품인 Roof side molding part에 적용 되고 있다.

PA수지와 Styrenic polymer의 alloy방법은 적용되는 상용화제의 종류에 따라 여러 가지가 있을 수 있으나, 코오롱플라스틱의 상용화 기술은 자동차 외장 부품 제조에 최적인 기술로 평가받고 있다. 이에 따라 PA수지의 alloy로 인해 발생될 수 있는 기계적 물성 저하를 최소화하였으며, 장기 치수안정성과 도장성을 최적화시킴으로써 부품으로의 성형작업을 유연하게 하고, 성형품의 표면이 미려해지는 장점을 가지고 있다.

또한 자동차 외장부품으로서 기본적으로 갖추어야 하는 온도에 따른 치수변화를 유리섬유와 미네랄을 혼합 적용하는 Hybrid 강화 소재로 개발하여, 공인인증기관에서 ASTM D-696 평가를 통해 2.6x10-5℃의 선팽창계수를 만족시켰다.

특히, 코오롱플라스틱의 PA수지와 Styrenic polymer의 alloy기술은 PC/ABS 소재 또한 대체가 가능할 것으로 전망된다.

PC/ABS 소재보다 비중이 낮아, 10% 가량 가벼워지는 부품 성형이 가능하기 때문에 자동차 경량화에 유리하며, 기본적으로 기계적 물성 역시 뛰어나기 때문이다. 뿐만 아니라 PA 수지와 Styrenic polymer의 alloy소재의 광택 특성은 거의 무광에 가까워 자동차 고급화 경향에 따른 무광 내장 part에도 적용이 가능하고, 이미 적용 중인 PC/ABS 소재의 무광 도장을 하는 부품에 대해서는 비용절감까지 가능하여 대체가 가능할 것으로 보인다.

향후 코오롱플라스틱은 이러한 고강성, 경량화, 고감성 등의 특성을 만족시키는 소재개발 뿐만 아니라, 다양한 고분자 Alloy기술을 바탕으로 고객의 새로운 요구에 최적화된 소재를 개발, 적용을 확대 해나갈 것이다.

PBT alloy 제품 및 고속성형 소재 개발

코오롱플라스틱㈜은 PA 수지 외에도 각 산업수요에 대응하는 다양한 소재 개발에도 앞장서고 있다.

최근, PBT소재 분야에서 자동차 경량화 등 산업추세에 맞춘 다양한 소재를 개발중에 있으며 특히, 서로 다른 플라스틱 소재를 alloy하여 특정 소재들의 장점을 동시에 갖거나 단점을 보완하는 방식으로 개발중인 PBT/ABS alloy 소재와 생산성을 획기적으로 개선한 고속성형 소재가 눈에 띈다.

- PBT/ABS 각 소재 고유의 장점을 강화

코오롱플라스틱은 PBT(Poly-butylene terephthalate)와 ABS 각각의 고유특성을 유지한 alloy/blending 소재를 개발하고 있다.

PBT는 전기전자 부품에 널리 사용하고 있는 결정성 엔지니어링 플라스틱으로서 낮은 수분흡수율을 바탕으로 우수한 전기절연 특성을 가지고 있는 소재이다. 전기적 특성은 첨가제를 투입하여 증가시킬 수도 있지만 소재 자체가 가지는 고유한 특성이 크기 때문에, 높은 전기적 특성을 요구하는 제품에는 이러한 자체의 전기적 특성이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

반면, PBT는 타 엔지니어링 플라스틱에 비해서 물성이 특징적으로 높지는 않은 편이다. 또한 결정화 온도/속도가 높기 때문에 가공이 용이한 점도 있지만 성형수축률 등이 낮을 수도 있다.

ABS는 비결정성 고분자로서 Acrylonitrile, Butadiene rubber, Styrene이 공중합된 구조로서 주로 내충격성을 요구하는 제품에 널리 사용되고 있다. 비결정성 고분자이기 때문에 상대적으로 결정성 고분자에 비해 성형수축률이 높은 장점을 가지지만, 충격강도를 제외한 전반적인 물성, 열적 안정성, 내화학성이 낮은 단점이 있다.

코오롱플라스틱은 PBT와 ABS의 장점을 강화하고, 단점을 보완한 PBT/ABS alloy소재를 개발중이며, 이를 통해 PBT의 낮은 성형수축률을 비롯해 내충격성을 ABS로 보완하고, ABS의 열적/화학적 안정성, 물성 등을 상호 상승시켜 나가고 있다.

향후 PBT/ABS alloy 소재는 각 소재별 혼합 비율, 상용화제 타입과 함량, 가공조건 등에 따라 원하는 특성을 조절하여 변경할 수 있어 다양한 고객 니즈를 충족시킬 수 있으리라 예상된다. 특히, 자동차 분야에서 높은 전기적 특성과 함께 성형수축률/내충격성 등이 요구되는 부품에 폭넓은 적용이 예상된다.

- 고속생산으로 생산성 Up! 고속성형 커넥터용 PBT

코오롱플라스틱의 대표 소재 중 하나인 PBT소재는 고유의 강성과 저흡습성, 그리고 전기 절연성으로 인해 자동차 및 전기·전자 부품에 많이 적용되고 있다.

자동차 내부에는 자동차를 제어하고 각종 부가적인 기능이 발현 될 수 있도록 많은 전선들이 연결되어 있으며, 각 연결 부위마다 커넥터가 존재하기 때문에 고품질, 고기능의 PBT소재가 사용되고 있다.

코오롱플라스틱은 이처럼 자동차 및 전기·전자 분야에서 광범위하게 사용되는 커넥터용 PBT소재 분야에서 기존 소재대비 2배 이상 생산성을 향상시킬 수 있는 ‘고속성형 커넥터용 PBT’소재를 개발/공급중이다.

[표 1] 장기내열온습 환경에서 물성변화. 유동성이 2배 향상된 코오롱플라스틱의 개선소재는 기존 소재의 우수한 내가수분해 특성을 그대로 발현하고 있다.

코오롱플라스틱이 개발한 고속성형 커넥터용 PBT소재는 기존 및 신규 금형에서 60초 이상의 cycle time을 통해 생산되던 제품을 불과 30초의 주기로 단축시켜 생산 가능한 점이 특징이다. 또한 소재의 물성에서도 고객들이 요구하는 US-CAR CLASS III 기준을 만족시킴으로써 생산성과 품질 양쪽을 만족시키고 있다.

코오롱플라스틱은 이러한 기술력을 더욱 강화시켜 신규 개발한 소재보다 더 짧은 cycle time을 발현하는 소재 개발에 박차를 가하고 있으며, 이를 통해 PBT소재용도 개발을 확대, 지속적인 성장을 해나갈 계획이다.