플라스틱넷

		도장의 변혁
		[플라스틱사이언스] 기사입력 2023-09-20 07:26:25

자동차를 둘러싼 환경이 탄소 중립이라는 개념의 등장으로 크게 바뀌고 있다. 2050년 탄소 중립 구현을 위해 변화가 가속화된 것은 전기자동차(EV)다. EV는 단순히 동력원이 배터리와 모터로 바뀔 뿐 아니라 차체에도 변혁을 가져와 마무리를 담당하는 도료·도장의 변혁이 요구된다. 즉 경량화를 도모하기 위한 소재의 변화, 이산화탄소 삭감·비용 삭감·공정 삭감의 실현과 종래의 “바르는 프로세스”의 흐름을 더욱 새롭게 할 가능성이 출현되고 있다. 더불어 차량의 매력을 끌어내는 풍부한 색채표현을 통한 고디자인성, 내찰상· 내충 격성 등 기능성 요구는 여전하며 도료·도장 요구 수준은 높아지고 있다. 기술 개발을 진행하 는 사례로 GSI Creos(도쿄)를 소개한다.

GSI Creos

형 내(型内) 도장으로 연계기업체 기존 사출성형기라도 도입 가능

GSICreos사는 무사시(武蔵)도료, 금형 • 성형 시작(試作)을 하는 기후타다(岐阜多田)정기와 공동으로 자동차 부품용 형 내 도장기술(Color Form)을 자동차 업체 등에 제안한다. 이번에 기존의 일본산 사출성형기(대면 2색 방식형)에서도 형 내 도장을 할 수 있는 반응형수지 주입기의 제안을 새롭게 개시함으로써 형 내 도장에의 도입 허들을 낮추고, 동 시스템에 의한 채용 확대를 기대하고 있다.

GSI Creos사가 제안하는 형 내 도장은 자동차 제조에서 이산화탄소 배출을 대폭 줄일 수 있는 새로운 도장 도막 성형 방식이다. 자동차 생산 도장공정에서의 이산화탄소 배출량은 전체의 4분의 1을 차지한다. 탄소 중립 등의 관점에서도 이산화탄소를 절감하는 새로운 도장 대체 기술에 기대가 모아지고 있다. 특히 2022년부터 환경에의 대처가 강화됨에 따라 형 내 도장에 대한 문의도 증가해 이미 일본에서도 채용되기 시작했다.

형 내 도장은 자동차의 내 • 외장 플라스틱 부재 사출성 형공정이며 같은 금형 내 평행 프로세스로 도막을 형성한다. 기존의 도장 부스가 불필요해져 세세한 온습도조정이나 건조공정도 필요 없으므로 에너지 절약화를 실현한다. 동시에 기존 스프레이 도장 대비 대폭 이산화탄소 배출을 억제할 수 있다.　형 내 도장 재료에는 유기용제를 사용하지 않기 때문에 VOC의 삭감 효과도 있다. 또한, 형 내에서 도장을 모두 마치기 때문에 수율도 높고 폐기물의 삭감이 가능해진다.

형 내 도장 프로세스는 주제인 폴리올과 이소시아네이트를 금형 주입 직전에 혼합시켜 화학반응에 의해 사출성형 부재 표면에 도막을 형성한다. 착색할 경우 안료를 분산한 폴리올을 주입하여 3액 혼합으로 도막 형성시킨다. 형 내에서는 1차 재의 냉각 고화에 의한 성형과 2차 재의 화학반응에 의한 도막 형성을 거의 동일한 타이밍에 끝나도록 전자동으로 제어되어 성형 사이클은 50∼90초로 완료된다. 또한, 기존의 사출성형기(대면 2색 방식형)에서도 형 내 도장이 될 수 있도록 수요에 맞추어 수지 주입기를 제조하고 기존의 제조설비에서도 형 내 도장이 될 수 있도록 했다.

연소 시의 이산화탄소 배출 제로

이번에 제안하는 형 내 도장은 독일 Krauss Maffei사의 성형기술 노하우를 기반으로 100% 자회사인 Krauss Maffei Japan이 핵심기술인 우레탄 주입기의 일본 내제조를 맡는다.

도료는 형 내용 코팅재로 선행하고 있는 Ruehl사(독일) 제품. 무사시(武蔵)도료가 2019년 동사와 형 내 도장사업 얼라이언스 계약을 체결함에 따라 일본 내에서의 시제, 양산의 서포트나 조색 등은 무사시(武蔵)도료가 실시한다. 또 성형 시제를 포함한 금형 설계, 제조는 기후타다정기(岐阜多田精機)가 담당. 이 형 내 도장의 실현에는 「프로세스, 재료, 금형과 삼위일체가 되어 부품

을 제조하는 것이 포인트」라고 GSI Creos 고가타쿠야씨는 말한다.

초기 투자(금형 설비+수지 주입기 등)는 최근 자동차 내장 분야에서 에너지 절약화 및 내찰상성 향상 요구로 적용이 확산되고 있는 UV 경화 프로세스에 비해 약 15% 높아지지만, 사용자 추산으로는 직접 작업자가 9.5명에서 1.5명으로 절감, 생산 수율 약 22% 개선 등(도어트림, 연간 20만 세트 등 막 두께 0.4mm 등 일정 조건)의 경제적 이점이 높아 생산단가를 낮춤으로써 유럽 채용기업에서는 설비투자분을 회수하고 있다.

이미 메르세데스-벤츠, BMW, 폴크스바겐 등 내 • 외장 부품에 채택됐다. 채용 이유는 공정 단축, 환경부하저감, 형 내 도장의 의장성이다. 고광택 미러 표면 마감 등 디자인 폭도 넓어진다.

올해 투입된 BMW 신형 「X5」의 내장에도 형 내 도장이 적용되었다.

현재 형 내 도장은 특수 영역에서의 채용이 주를 이루지만 높은 수율이나 환경부하의 저감으로 장래는 형 내도장이 상품화할 가능성도 있다. 주택 건재나 백색가전으로의 전개도 예상된다.