플라스틱 성형의 신기술 MuCell

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MuCell 의 기술적 배경

열가소성 수지를 이용한 발포제품들은 오랜 기간동안 상업적으로 활용되어 왔다. 몇몇 분야에서는 이러한 제품들이 성공을 거둔바 있으나 기존 발포기술이 갖는 특정 제약요소들 때문에 기존시장 내에서 또는 신규시장으로의 확산이 제대로 이루어지지 못하였다.

기존의 열가소성 수지에 기포를 생성하고 적용하는데 있어 가장 대표적인 한계요소들은 바로 기포크기가 크다는 것과 그러한 기포들의 크기가 일정치 않다는 것인데 이렇듯 크고 균일하지 못한 기포들은 제품의 기계적 성질(예:인장/충격강도, 굽힘강도, 피로강도)을 약화시키고 쉽게 부러질 뿐만 아니라 기포들이 재료 밖으로 표출되지 않게 하기 위해서는 필연적으로 제품 단면을 상대적으로 두껍게 가져가야 한다는 것이다.(얇은 단면은 깨진 틈이나 구멍이 드러나 불량을 발생시킨다.) 기존의 발포공법에서는 화학적 발포촉매(CBAs: Chemical blowing agent)를 사용할 경우와 같이 발포촉매 수준과 방출을 제어하는데 근본적인 어려움이 있기 때문에 품질의 일관성을 저하시키게 된다. 그뿐만 아니라 많은 발포공법들이 가연성 발포촉매를 사용하고 있는데 이로 인해 사용과 방출에 있어 관련기관의 승인을 받아야 하고 특별 취급기술이 필요함과 동시에 제품 보관기일이 길어진다는 부담이 있다.

Trexel은 기존 방식으로 발포된 열가소성 플라스틱 제품들의 사용상 제약요소들로부터 자유로워진 새로운 개념의 발포공법을 개발하여 사출성형(이중구조발포(Structure foaming) 포함), 압출성형 및 중공성형(Blow molding)의 상용화에 접목시키고 있다. 미국 메사츄세츠 공과대학(MIT)이 원천특허를 가지고 있는 열가소성 폴리머의 초미세발포 기술에 기초한 Trexel의 혁신적인 공법은 고른 분포 및 균일한 크기의 초미세기포(재료 및 적용제품에 따라 통상 5 ~ 50 m의 크기)를 만들기 위하여 발포소개(Foaming material)내에 고밀도의 기포핵을 생성시키는 방식을 쓰고 있다. 이러한 방식으로 만들어진 발포소재는 개선된 일관성 및 균질성을 나타내는 기포구조를 갖게 되는데 그 결과 탁월한 물성과 이률성을 갖는 제품을 생산할 수 있다. 대부분의 발포소재에서는 인장계수가 밀도 감소치에 정율 반비례하게 된다. 또한 사출이나 이중구조 발포 공정을 통해 매끈한 표면과 초미세발포 코아를 가지고 있는 바와 같이 표면/코아의 이중 단면구조를 갖는 제품의 경우 단순 계수 감소치로 계산되는 것보다는 훨씬 좋은 굴곡강도를 나타내게 된다.

Mucell이라는 이름은 이러한 초미세발포 공법과 그를 통해 만들어지는 소재들을 지칭하기 위하여 Trexel에 의해 등록 되었다.