시트 몰딩 컴파운드

시트 몰딩 컴파운드(SMC, Sheet moulding compound)

시트 몰딩 컴파운드(SMC, Sheet moulding compound)는 열경화성 수지인 불포화 폴리에스터 기본 수지에 충전제인 탄산칼슘과 물성 강화제인 탄소섬유 형태의 유리섬유 보강재를 첨가한 고분자 복합소재다.

플라스틱 사출 금형 전문제조업체인 한국몰드는 SMC를 이용해 상용차용 범퍼와 화물칸 문 등을 제작하여 차량 경량화를 실현하고 있다. 한화첨단소재는 시트 몰딩 컴파운드(SMC) 소재를 활용한 전기차 배터리 케이스를 생산하고 있다. 배터리하우징은 전기차 배터리 모듈을 담아 보호하는 제품이다. 시트 몰딩 컴파운드(SMC) 소재를 적용해 경쟁 소재인 스틸 대비 약 15~20% 우수한 경량성과 디자인 용이성이 장점이다. 제너럴모터스(GM)과 상하이폭스바겐 등 글로벌 고객사에 공급하고 있다.

상세

시트 몰딩 컴파운드는 압축 몰딩 공정에서 일반적으로 사용되는 시트 형태의 즉시 사용 가능한 유리 강화 열경화성 폴리머 수지이다. 제품은 플라스틱 시트에 수지 화합물 층을 압출하고 다진 유리 섬유 로빙을 표면에 도포하여 제조된다. 섬유 스트랜드가 수지에 침투되면, 플라스틱의 최상층이 도포되고 완성된 수지 시트가 말려서 성숙하게 된다. 수지가 숙성되면, 시트가 크기로 절단되고 열 및 압력이 경화 공정을 완료하는 몰드에 배치될 수 있다. SMC 공정은 폐기물이 적은 복잡한 형상을 성형하고 최소한의 노동력을 요구하며 대량 생산이 가능하기 때문에 바람직하다.

즉시 사용 가능한 열경화성 수지는 사출 및 압축 성형 산업에서 널리 사용되며 벌크 성형 화합물과 시트 성형 화합물의 두 가지 기본 형식으로 제공된다. SMC는 종종 압축 성형 공정에 선호되는 선택이며, 성숙된 유리 섬유 함침 수지의 평평한 시트로 구성된다. 이 시트는 최대 880 lbs의 롤로 제공된다. 성형하기 전에 크기로 절단된다. 이들 수지 롤은 전형적으로 층이 서로 부착되는 것을 방지하기 위해 플라스틱 시트로 인터리빙된다.

전형적인 시트 성형 화합물 제조는 수지, 촉매, 충전제, 착색제, 이형제 및 성숙 제로 이루어진 화합물 층을 플라스틱 시트 상에 분배하는 것을 포함한다. 이어서 유리 섬유 로빙을 대략 1 인치 (25.4mm) 길이의 스트랜드로 절단하고 수지 층의 표면에 분배한다. 이들 스트랜드는 층을 균일하게 관통하여 강화 매트릭스를 형성하고,이 지점에서 제 2 플라스틱 시트가 상부에 배치된다. 완성 된 복합 시트는 롤업되어 저장 영역으로 옮겨져 약 48 시간 동안 숙성된다. 몰드 내에서 열 및 압력에 노출되면, 시트 성형 화합물은 완전히 경화되고 완제품이 제거될 수 있다.

시트 성형 컴파운드 스톡으로 제조된 제품은 우수한 기계적 강도, 우수한 외관 및 우수한 전기 절연 특성을 나타낸다. 이러한 특성으로 인해 SMC 제품은 보트 선체, 수요가 많은 전기 부품, 클래스 A 자동차 차체 부품 및 위생 용품 생산에 이상적이다. 시트 성형 컴파운드 스톡을 사용하는 공정은 최소한의 노동력이 요구되고, 대량 생산이 가능하고 복잡한 형상이 가능하며, 스크랩이 거의 발생하지 않기 때문에 매력적이다.

장점

• 기계적 강도가 우수하다.
• 작업이 용이하다. 점착성이 없어 취급이 쉽고 금형 내 투입이 용이하다.
• 생산성이 우수하다. 종래의 FRP성형법에 비해 단시간에 대량으로 생산이 가능하다.
• 내오염성, 내수성, 내후성, 내식성 등이 우수하다.
• 열변형온도가 높고 열에 의한 노화가 적다.
• 색상이 다양하다.
• 반 영구적인 수명을 보장한다. 금속이나 목재에 비해 녹(rust)이나 부식이 없어 장기간 사용이 가능하다.
• 치수 정밀도가 우수하다. 저수축이나 무수축의 Grade는 정밀부품에도 적용이 가능하다.

물리적 특성

물성은 필러와 수지의 종류에 따라 다르며, 정렬된 섬유(특히 장 섬유)를 사용하는 화합물은 이방성 이 더 커진다. 일반적인 범위는 다음과 같습니다.

밀도	1.1–2.0 g / cm (69–125 lb / cu ft)
충격 강도	4–11 J / cm (7 –21 ft⋅lbf / in)
굴곡 강도	120–230 MPa (17–33 ksi)
굴곡 계수	10–15 GPa (1,500–2,200 ksi)
인장 강도	55–125 MPa (8–18 ksi)
인장 계수	7–14 GPa (1,000–2,000 ksi)
압축 강도	130–220 MPa (19–32 ksi)
1.82 MPa (264 psi)에서 열 변형 온도	200–260 ° C (392–500 ° F)
열 변형 온도 0.455MPa (66psi)	115–180 ° C (239–356 ° F)
경화 온도	80–150 ° C (176–302 ° F)

참고자료

• 〈Sheet moulding compound〉, Wikipedia
• 〈SMC(Sheet Molding Compound)의 개요〉, 《강남KPI》
• 〈시트 몰딩 컴파운드는 무엇입니까?〉, 《네틴백》
• 최성국 기자, 〈한국몰드‥고분자 복합소재 SMC 이용 차량 경량화에 박차〉, 《한경닷컴》, 2010-10-27
• 박소연 기자, 〈한화첨단소재, 글로벌 친환경차 부품 시장 공략〉, 《파이낸셜뉴스》, 2019-03-13

같이 보기

• 벌크 몰딩 컴파운드
• 유리섬유
• 섬유강화 플라스틱
• 탄산칼슘

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