급속한 발전으로 자동차 산업 , 장섬유 강화 열가소성 복합재(LGF) 점점 더 많이 적용되고 있습니다.

자동차 경량화 추세에 따라, 강철을 플라스틱으로 대체하다 ”가 주류 접근 방식이 되었습니다. LGF의 장점을 최대한 활용함으로써 낮은 선팽창 계수, 높은 비강도, 높은 비탄성률, 우수한 치수 안정성 경량 자동차 구조에 적용하면 차량 무게를 효과적으로 줄이고, 동력 성능과 핸들링을 향상시키고, 에너지 소비를 낮추고, 주행 범위를 개선할 수 있습니다.

성능 분석

1.1 난연성 PP-LGF 소재
장유리섬유강화 폴리프로필렌(PP‑LGF) 소재 우수한 기계적 물성과 치수 안정성을 제공하여 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 또한 팽창성 난연성 또는 상승적 난연성을 발휘하도록 설계될 수 있습니다. 이러한 소재는 주로 두 가지 난연성 유형으로 분류됩니다. 질소-인 기반 그리고 브롬 기반 .

질소-인 시스템은 난연제의 작용을 통해 PP 매트릭스 표면에 다공성의 팽창된 숯 층을 형성합니다. 이 숯 층은 열 및 산소 차단재 역할을 하여 숯의 강도와 내열성을 향상시키고, 매트릭스 수지의 분해 및 산화를 효과적으로 지연시키며, 복합 시스템의 전반적인 난연 성능을 향상시켜 매트릭스 수지의 난연성을 확보합니다.

브롬계 난연제는 주로 브롬-안티몬의 상승 효과에 의존합니다. 열분해 과정에서 연소를 늦추거나 중단시키는 불활성 물질을 생성합니다. 또한, 생성된 고농도의 HBr은 주변 공기의 산소를 희석하고 불연성이며, 재료 표면에 보호층을 형성하여 연소를 억제하고 연소 속도를 줄이거나 자기 소화를 촉진할 수 있습니다.

그만큼 속성 현재 응용 분야에서 사용되는 일부 전형적인 난연성 PP-LGF 소재는 표 1에 요약되어 있습니다.

표 1 Perfo 난연성 PP-LGF 소재의 성능

표 1에서 알 수 있듯이 난연성 PP-LGF 소재는 우수한 시너지 효과의 난연 성능 , 또한 유지하다 상당한 기계적 특성 인장강도, 굽힘강도, 노치 충격강도 등이 포함됩니다.

1.2 PA66-LGF 소재
PA66-LGF 소재 강화된 복합재입니다 높은 내열성, 높은 강도, 높은 탄성률 및 우수한 인성 . 그 중에서도 PA66-LGF30 포함하다 30% 긴 유리섬유 보강재 PA66-LGF25는 25%를 함유하고 있습니다. 두 제품 모두 펠릿 형태로 생산되어 재료의 기계적 강도와 치수 안정성을 크게 향상시켜 뛰어난 내충격성을 제공합니다. 속성 일반적인 PA66-LGF 소재는 표 2에 나와 있습니다.

표 1 Perfo 난연성 PP-LGF 소재의 성능

응용 프로그램

LGF는 널리 사용됩니다 자동차, 항공우주, 스포츠, 가전제품, 포장 , 와 함께 자동차 산업 응용 프로그램의 주요 부문으로 약 10%를 차지합니다. 80% .

2.1 자동차 바퀴
나일론 장유리섬유(LGF) 이다 고온 내성, 자체 윤활성 중하중에서 높은 하중까지 견딜 수 있는 강화 소재입니다. 장섬유 강화와 윤활을 완벽하게 결합한 소재로서 최대 130°C . 뛰어난 다용성으로 건조 주행 용도에 적합하며, 주로 회전 및 슬라이딩 운동에 사용되며, 뛰어난 방진성과 유지 보수가 필요 없는 것이 특징입니다.

자동차 경량 설계 및 개발에서 긴 유리 섬유 강화 PA66 소재는 매우 적합합니다. 자동차 휠 부품 사출 성형을 통해 복합판과 승용차 바퀴를 생산할 수 있게 되었습니다.

복합판 제조 방법은 펠릿을 100°C에서 4시간 동안 건조시킨 후 사출 성형하는 과정을 포함합니다. 성형 공정 매개변수는 다음과 같습니다. 스크류 온도, 스크류 압력, 사출 압력, 사출 시간, 배압, 냉각 시간, 금형 온도 등이 이에 따라 설정됩니다. 성형 후, 플레이트는 공기 중에서 실온까지 냉각됩니다. .

복합 휠의 제조 과정은 다음과 같습니다. 펠릿을 100°C에서 4시간 동안 건조시킨 후 사출 성형합니다. 공정 변수에는 핫 러너 온도, 사출 압력, 사출 시간, 보압, 보압 시간, 냉각 시간, 금형 온도가 포함됩니다. 최종 제품은 15인치 복합 휠입니다.

이후 플레이트와 휠에 대한 시험 및 분석을 통해 유리섬유 함량, 섬유 길이, 방향 및 분포를 확인했습니다. 복합재 휠에 대한 반경 방향 피로 시험을 통해 피로 저항 성능을 더욱 확증했습니다.

2.2 엔진 후드 커버
고려 중 높은 비강도, 비탄성률 및 내충격성 장섬유 강화 폴리프로필렌(PP-LGF)의 경우 효과적으로 적용될 수 있습니다. 자동차 엔진 후드 구성품 금형 설계를 최적화하고 가공 매개변수를 조정함으로써 외관과 성능 요건을 모두 충족하는 부품을 제조할 수 있으며, 이를 통해 비용을 최소화하는 동시에 경량 자동차 애플리케이션의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

엔진 후드 커버의 성능 요건을 고려하여 PP-LGF30을 선정했습니다. 시제품 제작 및 성능 검증을 통해 인장 강도, 굽힘 탄성률, 노치 충격 강도, 열변형 온도가 엔진 후드 적용 분야의 기능적 요건을 충족하는 것으로 확인되었습니다. PP-LGF30 부품의 외관 품질을 더욱 최적화하기 위해서는 금형 설계 및 가공 조정이 필요합니다. 예를 들어, 용융 흐름 끝부분에 통풍구를 추가하여 성형 문제를 해결할 수 있으며 금형 온도 컨트롤러를 사용하여 금형 온도를 80°C로 유지할 수 있습니다. .

2.3 프런트엔드 모듈
자동차 경량화 설계 개발에 있어서, 장유리섬유강화 폴리프로필렌(PP-LGF)은 우수한 기계적 성질 ,에 적용될 수 있습니다 자동차 프런트엔드 프레임 구조적 위상 최적화, 치수 최적화 및 기타 설계 기법을 합리적으로 통합하고, 개질된 PP-LGF 소재 개발을 기반으로 최적의 제형 및 원료 선택을 달성할 수 있으며, 이후 실험적 배합, 시험 및 공정 설계가 진행됩니다.

2.4 프론트 후드
자동차 경량화 설계 과정에서 “ 강철을 플라스틱으로 대체하다 ”가 점점 더 인식되고 있습니다. 차량의 전면 후드는 이제 다음을 사용하여 제조되고 있습니다. 긴 유리 섬유 강화 플라스틱 복합재 , 이는 거룻배 무게와 제공량 뛰어난 성능 이를 통해 차량 전체 중량을 효과적으로 줄이고 에너지 절약 및 배출 감소 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

전면 후드 구조 개선 및 최적화 과정에서 기존 금속 재료를 대체하기 위해 장섬유 유리 섬유 강화 복합재를 사용합니다. 이러한 복합재의 기계적 특성을 기반으로 등가 설계법을 적용하여 후드 구조를 재설계하고, 탄성 계수, 푸아송 비, 박육 두께 등의 요소를 고려하여 후드의 초기 두께를 결정합니다.

추가적인 구조적 최적화는 다음과 같습니다. 내부 패널에 움푹 들어간 플랫폼과 크로스 리브를 보강 구조로 설계하고, 내부 패널 하단 가장자리에 작은 구멍을 추가하고, 후드 조립을 위해 고접착성 접합 방법을 채택하고, 접착 측면 씰을 사용하여 후드 측면의 단면 구조를 단순화했습니다. .

2.5 계기판 골격
알로서 가볍고 강도가 높음 복합 플라스틱 소재인 긴 유리 섬유 강화 폴리프로필렌(PP-LGF)을 적용할 수 있습니다. 자동차 계기판 골격 PP-LGF는 뛰어난 기계적 물성과 우수한 환경 적응성을 바탕으로 용융 함침 공법으로 생산되므로 계기판과 같은 고성능 구조 부품에 적합합니다. 계기판은 차량 내부의 핵심 부품으로 높은 강도와 강성이 요구됩니다.

2.6 배터리 트레이
긴 유리 섬유 강화 복합재는 다음과 같이 제조될 수 있습니다. 복잡한 모양의 구성 요소 사출 성형을 통해 자동차 배터리 트레이의 경량화 요건을 충족하기 위해 PP-LGF40 차량 진동 및 소음 감소와 내식성 향상에 탁월한 성능을 발휘하는 소재로 선정되었습니다. 이 소재는 복잡한 구조와 얇은 벽을 가진 부품으로 성형될 수 있으며, 강성을 높이기 위해 구조용 리브를 설계에 통합했습니다. 생산 과정에서 응력 집중을 줄이고 배터리 트레이의 필수 강성을 확보하기 위해 모서리 전환 부분을 모따기해야 합니다.

설치 구멍과 측면 플랜지는 다른 부위보다 더 큰 응력을 받는다는 점을 고려하여, 장착 구멍의 벽 두께를 적절히 증가시키고, 리브를 트레이 표면까지 연장하여 이러한 부위를 강화해야 합니다. 트레이 측벽의 강성을 더욱 향상시키기 위해 측면과 둘레에 2mm 플랜지를 추가하고, 트레이 뒷면에 격자형 리브 구조("井" 모양)를 배치해야 합니다. 또한, 리브로 인한 휨을 고려하여 변형 전 조정을 수행하여 조립 호환성과 강성 향상을 모두 확보하고 자동차 경량화 요건을 충족해야 합니다.

2.7 테일게이트

플라스틱 테일게이트는 긴 유리 섬유 강화 폴리프로필렌(PP-LGF) 열가소성 복합재를 사용하여 제조할 수 있습니다. 낮은 밀도, 높은 강도, 높은 재활용성 및 설계 유연성 이 소재는 연료 소비량과 CO₂ 배출량을 크게 줄이는 동시에 부품 통합을 더욱 강화합니다. PP-LGF 테일게이트 설계에서는 내측 패널과 외측 패널 모두 사출 성형으로 제작되며, 두 패널 사이에 접착제가 사용됩니다. 구조적 무결성과 성능을 최적화하기 위해 시뮬레이션 분석이 수행됩니다.

대부분의 하중을 지지하는 내부 패널은 충분한 강도와 강성을 확보하기 위해 상부와 D-필러 부위에 리브(rib)를 사용하여 보강해야 합니다. 재료 선정 시, 특히 고온과 저온이 교차하는 환경에서 내부 패널과 외부 패널의 선형 열팽창 계수를 신중하게 맞춰야 합니다. 열팽창 계수가 맞지 않으면 열팽창과 수축으로 인해 접착 부위가 탈락하거나 변형될 수 있습니다.

2.8 펜더
특수 성형 장비를 사용하여 특정 유리섬유 함량의 PP-LGF 과립을 제조하여 자동차 펜더 구조에 적용합니다. PP-LGF를 사용하여 펜더를 설계할 때는 유리섬유 함량이 펜더 구조에 미치는 영향을 평가하는 것이 필수적입니다. 인장, 굽힘 및 충격 특성 성능 테스트를 통해.

고온, 열 사이클링, 충격, 습열, 물, 용매에 대한 저항성을 포함한 비기계적 특성도 평가해야 합니다. 변형, 균열, 백화, 기포 발생, 점착성 또는 용해와 같은 잠재적 결함을 관찰해야 합니다. 테스트 후, 펜더 구성품은 다양한 작동 조건에 대한 적합성을 검증하고 경량화 및 내구성 요건을 충족하는지 확인하기 위해 조립됩니다.

결론
요약하자면, 장섬유 강화 복합재는 고강도 경량 소재입니다. "강철을 플라스틱으로 대체"라는 배경 하에, 장섬유 강화 복합재는 탁월한 성능 이점을 제공하며 자동차 경량 구조 설계에 매우 적합합니다.