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Kafe 바로가기주관연구기관 | 유일고무(주) |
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연구책임자 | 박규식 |
참여연구자 | 황영남 , 박준철 , 윤주호 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2020-10 |
과제시작연도 | 2019 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO202200005418 |
과제고유번호 | 1415163813 |
사업명 | 소재부품기술개발(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-07-23 |
키워드 | 초분지 폴리올.폴리에테르에스테르계 탄성체.씰링 부품.발포 TPEE.하이브리드. |
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
E-TPE 소재를 적용하여 내구성 및 감성 품질(냄새 및 VOCs 개선)이 우수한 자동차용 도어 씰링 부품 개발
▷ 소재경도다양화(shore D) : 17D ~ 70D
▷ 소재 MI : 5g/min 이하
▷ 소재용융온도 : 168℃ 이상
▷ 부품 영구압축줄음률 (70℃, 22시간) : 25% 이하
▷ Assy Hood 부품발포비중(튜브부) : 0.7 이하
▷ B/side Skin 마찰계수 : 1등급이하
▷ B/side skin 마모이음 : 2so
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
E-TPE 소재를 적용하여 내구성 및 감성 품질(냄새 및 VOCs 개선)이 우수한 자동차용 도어 씰링 부품 개발
▷ 소재경도다양화(shore D) : 17D ~ 70D
▷ 소재 MI : 5g/min 이하
▷ 소재용융온도 : 168℃ 이상
▷ 부품 영구압축줄음률 (70℃, 22시간) : 25% 이하
▷ Assy Hood 부품발포비중(튜브부) : 0.7 이하
▷ B/side Skin 마찰계수 : 1등급이하
▷ B/side skin 마모이음 : 2sone 이하
▷ B/side Skin 마모평가 : 2000회 마모없을 것
▷ B/side Skin 도장면오염 : 오염없을 것
▷ 부품 내열성 : 하중변화율 7% 이하
▷ 부품 내한성 : 하중변화율 7% 이하
▷ B/side 냄새 : 3.0 등급이하
▷ VOCs → 1. Benzene : 20㎍/m3
2. Toluene : 500㎍/m3
3. Ethylbenzene : 500㎍/m3
4. Xylene : 500㎍/m3
5. Styrene : 150㎍/m3
6. Formaldehyde : 150㎍/m3
□ 개발내용 및 결과
1. 1단계 기술 개발 내용 및 결과
(1) 기술 개발 결과
(2) 기술 개발 내용
▷ E-TPE 탄성체 중합설계 및 요소기술 개발
- Polyether Ester계 축중합설계 및 기초합성
- 기초 합성물의 동적가교 혼련기술 조건 확립
- 건식 표면개질기술 및 분산 메카니즘 연구
▷ E-TPE 탄성체 정밀중합 및 구조치환기술 개발
- 에폭시 단량체 중합 및 기능성폴리올 합성
- 최적 동적가교제 선정 및 Alloy기술 개발
- 습식 표면개질기술 및 친수/소수 제어기술 개발
▷ E-TPE 탄성체 성능 및 물성 향상기술 개발
- DCM 신촉매를 활용한 다양한 올리고머 및 단량체 합성
- Matrix/Domain 가교밀도 향상 및 응용기술 개발
- 유/무기 첨가재의 In-Situ중합기술 확립
▷ E-TPE탄성체 Semi Scale-Up 합성기술 개발
- Semi Scale-Up 중합기술 확보
- 미세분산제어 및 동적가교 최적화
2. 2단계 기술 개발내용 및 결과
(1) 기술 개발 결과
(2) 기술 개발 내용
○ 폴리올 중합 기술 (강남화성)
▷ 1단계 Lab. 결과에 따른 Scale-up 합성 기술 개발
- Scale-up 기초 합성 기술 확립
- Scale-up에 따른 문제점 파악 및 해결 방안 확보
- Scale-up 파일롯 합성 기술 개발
▷ Chain Extender인 HBP 제조 최적화 기술 개발
- HBP의 개환 중합 조건 확립
- HBP 분자량 제어 기술 확보
- HBP 중합 반응 영향 요소 제거 기술 개발
▷ HBP 순도 개선 방법 개발
- 반응 조건, 시간, 정제에 따른 순도 개선 기술 확보
▷ 분자량별 HBP 합성 기술 개발
- HBP 분자량 5백, 1천, 5천, 1만, 5만, 6만, 8만, 10만의 합성기술 개발
○ E-TPE 중합기술 (코오롱인더스트리)
▷ E-TPE 중합물의 신도 물성 개선을 위한 연구 개발
- HBP 함량 및 조성 최적화 완료 (Lab. → Pilot → 현장)
: 최적 HBP 함량 100ppm 적용, 신도 개선 확인
▷ Soft-segment 다양화
- PTMG, PPG, PEG 분자량별 기본 조성 및 함량 최적화
: 분자량 증가 시 기계적 물성 증가 경향 확인
▷ Hard-segment 다양화
- 공중합 후보군 선정 후, DMI, NPG 함량별 기본 조성 및 함량 최적화
○ E-TPE Blend 소재 기술 (한국자동차연구원)
▷ 동적가교기술을 이용한 E-TPE 기반 Blending 기술 연구
▷ E-TPE Blend의 발포 기술 및 사출성형기술 연구
▷ 기능성 향상을 위한 Compound formulation 최적화 연구
▷ E-TPE Blend의 Pilot-scale 배합 평가 및 시작품 제조를 위한 Blend 재료 공급
▷ E-TPE 소재 신뢰성평가 및 적용가능 제품군 검토
○ 부품 적용 기술 (유일고무)
▷ 개발된 E-TPE 재료를 적용한 부품을 개발하기 위한 공정 기술 확보
- 기존사용재료인 Rubber 대비 신규 재료(E-TPE)에 최적화된 단면설계 진행(영구변형향상)
- 재료변경에 따른 최적공법연구를 통한 압출금형 및 사출금형 설계 및 개발
- 구조해석을 통한 재료와 설계의 정합성확보를 통한 제품구현
- 기존재료인 고무가 가지는 도장면오염 및 VOCs는 개발재료로 대체하여 목표치 달성
▷ 제품다양화 가능성 검토진행
- 해외선진사는 이미 적용중인 인젝션 플러그 개발진행
- 기존부품 한계특성극복을 위한 하이브리드타입 제품개발
(자동차 Body side seal out lip skin 적용으로 마모향상)
○ 실차 적용 시험 (현대자동차)
▷ 개발재료에 적합한 시험법연구진행
- 리싸이클링 비율 규제적용을 위한 물성변화 연구
- 재료 접착성능 표준화를 위한 시험편 연구
- 변경재질에 대한 이음환경을 위한 평가법 연구
▷ 개발재료 실차환경평가진행
- G/Run 실차조건 승하강시험을 통한 부품성능 검증
(상온, 내열, 내한, 수분, 먼지조건 등 3만회 승하강평가)
3. 3단계 기술 개발내용 및 결과
(1) 기술 개발 결과
(2) 기술 개발 내용
○ E-TPE 중합기술 (코오롱인더스트리)
▷ E-TPE 탄성체의 Scale Up 중합 기술 개발
▷ Pilot 중합 탄성체에 대한 물성 및 열적 거동 연구 개발
▷ 세그먼트 함량/종류에 따른 경도 제어 기술 개발
▷ 신도 물성 개선 연구 및 용도 최적화 기술 개발
▷ 준양산 평가법 개발 및 재현성 평가
○ E-TPE Blend 소재 기술 (한국자동차연구원)
▷ 제품맞춤형 E-TPE개발소재의 Blend기술을 통한 기능성 제어 연구
▷ E-TPE 개발소재 및 Blend 소재의 물성, 내구성 DB화
▷ E-TPE 개발소재 및 Blend의 고온 장기 내열성, 내유성 평가
▷ E-TPE 개발소재의 슬립성 제어를 위한 첨가제 배합기술 연구
▷ E-TPE 개발소재의 고온 물성 및 내피로성 평가
▷ E-TPE 개발소재의 접착성 향상을 위한 첨가제 배합기술 연구
▷ E-TPE 개발소재의 슬립성 및 접착성 향상 기술 최적화
▷ E-TPE 개발소재의 Recycling 특성 평가 및 DB화
○ 부품 적용 기술 (유일고무)
▷ 엔진룸 내열환경 적용 Hood seal 개발
- 부품 압축하중 변화율, 영구변형율 만족하기 위한 추가연구 진행
- 튜브형 부품 하중개선을 위한 부품설계 및 해석, 발포기술 개발
▷ 하이브리드 타입 B/side seal 공정연구 진행 및 시제품 제작
- 기존 자동차 씰링의 한계특성을 극복하기 위한 하이브리드 타입 제품 기초연구
- 양산성 확보를 위한 공정개선 및 금형최적화 진행
▷ 부품 다양화를 위한 슬라이딩 도어 STOPPER 개발
▷ 공정최적화를 위한 사출금형 플로어 연구 및 개발
▷ 사출제품 생산성 향상을 위한 금형 시스템 연구
▷ 개발 제품 양산화를 위한 연구기술 최적화
○ 실차 적용 시험 (현대자동차)
▷ E-TPE(TPEE) 재료 성능 평가 기준 개발
▷ 엔진룸 Hood 내열환경 조사 및 시작품 시험
▷ E-TPE 슬립제 마찰계수 및 이음평가실시
▷ 글로벌 경쟁사 이음, 마찰계수 평가법 연구
▷ 하이브리트 타입 B/side 마모 및 이음평가 실시
▷ E-TPE 적용부품 평가법 확정 및 기존 부품대비 성능 평가 분석
□ 기술개발 배경
○ TPE소재 중에서 E-TPE는 고무와 엔지니어링 플라스틱의 특성을 모두 가지고 있으며 특히 다른 열가소성 엘라스토머와 비교해볼 때 사용가능한 온도영역이 넓고, 또한 내열성 및 내유성이 우수하여 자동차 부품소재분야나 전기전자분야의 신소재로서 주목 받고 있음.
○ E-TPE는 낮은 유리전이온도를 가지고 있으며 소프트 세그먼트와 하드세그먼트로 구성되며 Multi Block Co-polymer로서 미국(DuPont), 유럽(Akzonobel), 일본(Toyobo) 등에서 개발하여 시판중이며 특수 그레이드(내열성 및 내유성)의 경우 국내에서는 원천기술이 부족하여 전량 수입에 의존하고 있는 실정이므로 연구개발이 시급함.
○ 또한 탑승자에게 두통, 호흡기 질환, 피부염, 만성피로 등을 유발하는 새차증후군의 가장 큰 요인인 휘발성 유기화합물(VOCs ; Volatile Organic Compounds)에 대하여 환경규제가 시행되고 있어, 이러한 규제에 대응하고 자동차의 감성품질(VOCs 및 냄새 저감)을 향상시키기 위한 기술적인 해결책이 필요함.
□ 핵심개발 기술의 의의
▷ 많은 종류의 첨가제로 인해 제조 공정이 복잡한 가황고무 대체소재로서 냄새, VOCs 등이 크게 개선된 원천소재기술 및 자동차 도어씰링 부품 기술 확보
▷ E-TPE의 기능성 제어를 통한 다양한 제품성형기술(압출, 사출 등) 대응
▷ Recycle이 가능한 소재 적용으로 ELV(End of life vehicle) 규제 등 글로벌 환경규제정책 대응 가능
▷ E-TPE의 물성제어기술 확보를 통한 다양한 Item 및 타 산업으로의 적용범위 확대 가능
□ 적용 분야
▷ 자동차 적용 부품
(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 5p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
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과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
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