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장섬유 유리 강화 폴리프로필렌(LGFPP)은 유리 섬유의 길이가 10~25mm인 개질 폴리프로필렌 복합 소재를 사출 성형 등의 공정을 통해 3차원 구조로 만든 것을 말하며, 약칭이 LGFPP입니다. 뛰어난 종합적인 성능 덕분에 자동차 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다.

사출 성형 제품에서 긴 유리 섬유는 3차원 망상 구조로 엇갈리게 배열됩니다. 폴리프로필렌 기판이 연소된 후에도 긴 유리 섬유 망은 일정한 강도를 가진 유리 섬유 골격을 형성하는 반면, 짧은 유리 섬유는 연소 후 일반적으로 강도가 없는 섬유 골격으로 변합니다. 이러한 현상은 주로 보강 섬유의 길이 대 직경 비율이 보강 효과를 결정하기 때문입니다. 임계 종횡비가 100 미만인 충전재 및 짧은 유리 섬유는 보강 효과가 없지만, 임계 종횡비가 100 이상인 긴 유리 섬유는 보강 역할을 합니다.

금속 소재 및 열경화성 복합 소재와 비교했을 때, 장섬유 유리 플라스틱은 밀도가 낮아 동일 부품의 무게를 20%~50%까지 줄일 수 있습니다. 또한, 장섬유 유리 플라스틱은 복잡한 형상의 성형 등 설계 유연성을 높여줍니다. 사용되는 부품 수와 일체형 부품의 수가 적어 금형 비용을 절감할 수 있으며(일반적으로 장섬유 유리 플라스틱 사출 금형 비용은 금속 스탬핑 금형 비용의 약 20% 수준), 에너지 소비량도 감소합니다(장섬유 유리 플라스틱 생산에 필요한 에너지 소비량은 강철 제품의 60%~80%, 알루미늄 제품의 35%~50% 수준). 따라서 조립 공정도 간소화됩니다.

자동차 부품에 장섬유 유리 강화 폴리프로필렌 적용

장섬유 강화 폴리프로필렌은 자동차 대시보드 본체 프레임, 배터리 브래킷, 프런트 엔드 모듈, 컨트롤 박스, 시트 지지 프레임, 예비 타이어 케이스, 흙받이, 섀시 커버, 방음벽, 뒷문 프레임 등에 사용됩니다.

프런트엔드 모듈: 자동차 프런트엔드 모듈에 LGFPP(LGF 함량 30%) 소재를 사용하면 라디에이터, 스피커, 콘덴서, 브래킷 등 10개 이상의 기존 금속 부품을 하나로 통합할 수 있습니다. 금속 부품보다 내식성이 뛰어나고 밀도가 낮아 무게가 약 30% 감소하며 설계 자유도가 높습니다. 또한 분류 및 가공 과정 없이 직접 재활용이 가능하여 제조 비용을 절감하는 등 비용 절감 효과가 뚜렷합니다.

계기판 본체 골격: 연질 계기판 골격 소재의 경우, LGFPP 소재를 사용하면 충전재가 포함된 PP 소재보다 강도, 굽힘 탄성률, 유동성이 우수합니다. 동일한 강도를 유지하면서 계기판 설계 두께를 줄여 무게를 감소시킬 수 있으며, 일반적으로 약 20%의 무게 감소 효과를 얻을 수 있습니다. 동시에 기존의 다중 부품 계기판 브래킷을 단일 모듈로 개발할 수 있습니다. 또한, 전면 열선 덕트 본체와 대시보드 중간 프레임의 소재를 대시보드 메인 프레임과 동일하게 선택하면 무게 감소 효과를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

등받이: 기존의 철제 프레임을 대체하여 무게를 20%까지 줄일 수 있으며, 뛰어난 디자인 자유도와 기계적 성능을 제공하고 좌석 공간 확장 등의 특징을 갖추고 있습니다.

자동차 분야에서 장섬유 유리 강화 폴리프로필렌의 응용 중요성

소재 대체 측면에서 장섬유 유리 강화 폴리프로필렌(LGFPP) 제품은 무게와 비용을 동시에 절감할 수 있습니다. 과거에는 단섬유 유리 강화 소재가 금속 소재를 대체했지만, 최근 경량 소재의 적용 및 개발이 활발해지면서 자동차 부품에서 장섬유 유리 강화 폴리프로필렌 소재가 점차 단섬유 유리 강화 플라스틱을 대체하고 있으며, 자동차 분야에서 LGFPP 소재의 연구 및 적용이 더욱 촉진되고 있습니다.