[Top Story] 폴리우레탄 발포 시뮬레이션 기술 향상

안녕하세요.

이티에스소프트입니다.

오늘 소개해드릴 Top Story는

Moldex3D 폴리우레탄 발포 시뮬레이션 기술 향상

입니다.

아래 내용 확인해보시죠!

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폴리우레탄 발포 플라스틱은 자동차 산업에서 널리 활용되는 대표적인 열경화성 소재입니다. 다공성 구조와 저밀도, 높은 강도를 지니고 있어 자동차 부품 제조에 적합하며, 실제로 시트나 후드 내부 부품, 인테리어 등에 흔히 사용됩니다. 폴리우레탄은 성형성이 우수하고 가볍고 수명이 길다는 장점을 가지고 있으며, 다른 열경화성 소재보다 가공이 용이합니다. 또한 열경화성 특성 덕분에 고온에서도 잘 녹지 않는 내열성을 갖추고 있습니다.

하지만 이러한 장점에도 불구하고 발포 플라스틱 가공 과정에서는 여러 문제가 발생할 수 있습니다. 발포체의 위치를 직접 관찰하기 어렵고, 발포 과정 중 오버플로우 구역에서 폐기물이 많이 발생할 수 있어 이를 줄이고 회수할 방법이 필요합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 CAE 시뮬레이션 기술을 활용하면 충전 과정에서 금형 내부의 동적 거동을 먼저 이해할 수 있고, 이를 통해 제품 설계를 최적화할 수 있습니다. 더욱 정밀한 발포 성형 해석을 위해 Moldex3D는 기존 열가소성 소재의 미세 발포 성형(MCIM) 분석 기능을 열경화성 소재까지 확대하고, 발포 동역학 시뮬레이션을 업그레이드했습니다. 이를 통해 사용자는 충전과 발포 단계에서 플라스틱의 동적 거동을 보다 정확하게 파악할 수 있습니다.

다음은 폴리우레탄 발포 플라스틱 제조 공정 사례입니다(그림 1). 금형 온도를 60°C, 입구 플라스틱 온도를 30°C로 설정했습니다. 초기에는 중력의 영향으로 충전이 시작되며, 캐비티의 1/4까지 충전된 시점에서 더 이상 재료를 투입하지 않고 발포 팽창으로 캐비티를 채우게 됩니다. 이 과정에서 폴리우레탄은 화학 반응을 통해 이산화탄소를 방출하고, 수지의 점성은 가교 반응으로 인해 증가합니다. 방열 효과로 금형 내부 온도가 상승하며, 고온 환경에서 이산화탄소는 캐비티가 가득 찰 때까지 계속 방출됩니다.

그림1. 폴리우레탄 발포 사출성형 과정의 Melt Front Time

Moldex3D의 폴리우레탄 발포 시뮬레이션 기능을 활용하면 충전과 발포 단계에서 열경화성 플라스틱의 동적 거동을 전반적으로 이해할 수 있습니다. 또한 Moldex3D가 제공하는 해석을 통해 불필요한 시행착오를 줄일 수 있어, 시간과 생산 비용을 절감할 수 있습니다.