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3M™ Glass Bubbles - 컴파운딩 및 사출 성형

  1. 경량화와 생산성 향상은 현대 플라스틱 산업에서 중요한 기술적 과제입니다. 특히 자동차, 전자, 산업용 부품 등에서는 무게 감소, 생산성 향상, 치수 안정성 확보가 동시에 요구됩니다.
  2. 3M™ Glass Bubbles는 이러한 요구를 해결하기 위해 개발된 중공 유리 마이크로스피어(Hollow Glass Microspheres)로, 플라스틱 컴파운딩 및 사출 성형 공정에서 다양한 이점을 제공합니다.
  3. 3M Glass Bubbles를 적용하면 경량화, 사이클 타임 단축, 치수 안정성 개선과 같은 효과를 동시에 얻을 수 있습니다.
3M™ Glass Bubbles은?
3M™ Glass Bubbles는 얇은 유리벽으로 이루어진 중공 구형 입자로 구성된 저밀도 분말입니다. 
일반적인 미네랄 필러와 달리 구형 구조를 가지기 때문에 다음과 같은 특징이 있습니다.
  1. 낮은 밀도 (일반적으로 0.32~0.60 g/cc)
  2. 높은 압축 강도
  3. 우수한 분산성
  4. 낮은 점도 영향
특히 구형 입자 구조는 볼 베어링처럼 작용하여 용융 폴리머 내에서 흐름성을 향상시키며, 이는 사출 성형 공정에서 매우 중요한 장점입니다.
대표적인 사출용 Glass Bubbles 제품
등급진비중, g/cc
내압강도, psi글러스 버블 최소 생존율, %
Particle Size (d10)
Particle Size (d50)
Particle Size (d90)Effective Top Size
(d95)
​Small Box 포장단위
S32HS0.326,0009014
25
35
47
40 KG
S38HS0.385,500801540758545 KG
S60HS0.6018,000901230486060 KG
iM16K0.4616,000901220304045 KG
iM30K0.6027,000908.615.323.62960 KG
S32HS_(40KG).png
S60HS.jpg
iM16K_45kg_사진.jpg
플라스틱 경량화 및 생산성 향상
  1. 3M Glass Bubbles는 플라스틱 부품에 다음과 같은 성능 향상을 제공합니다.
주요 장점
  1. 부품 중량 최대 15% 이상 감소
  2. 사출 성형 사이클 타임 15~25% 개선
  3. 수축 및 뒤틀림 감소
  4. 치수 안정성 개선
  5. 복잡한 형상의 성형 용이
이는 Glass Bubbles가 폴리머 복합체의 밀도와 열용량을 낮추어 냉각 속도를 높이기 때문입니다. 
결과적으로 사출 성형 시 냉각 시간이 감소하여 생산성이 향상됩니다.
Glass Bubbles 컴파운딩 공정 가이드
  1. Glass Bubbles를 컴파운딩할 때는 입자 파손을 최소화하는 공정 설계가 중요합니다.
  2. 3M에서 권장하는 컴파운딩 방식은 다음과 같습니다.
권장 장비
  1. Twin-screw extruder (트윈 압출기)
  2. Buss Kneader (부스 니더) 
Buss Kneader는 스위스의 Buss AG에서 개발한 연속식 혼련(Compounding) 장비로, 일반적인 twin-screw extruder와 kneader의 특징을 결합한 특수한 컴파운딩 시스템입니다.
투입 위치
Glass Bubbles는 폴리머가 용융된 이후의 downstream feed port에서 투입하는 것이 권장됩니다.

이 방식은
  1. 입자 파손 감소
  2. 균일한 분산
을 가능하게 합니다.
​
혼합 방식
권장
  1. Distributive mixing
Distributive Mixing(분배 혼합)은 고분자 컴파운딩 및 혼련 공정에서 첨가제나 필러를 재료 전체에 균일하게 분포시키는 혼합 방식을 의미합니다.

비권장
  1. Reverse flight elements
  2. Kneading blocks
이는 과도한 전단력이 Glass Bubbles 파손을 유발할 수 있기 때문입니다. 
twin-screw_extruder.png
3M™ Glass Bubbles 실제 적용 효과
3M과 자동차 제조사의 공동 연구에서는 Glass Bubbles 적용 시 다음과 같은 결과가 확인되었습니다.
예시 (PP 사출 부품)
  1. 부품 무게 133 g → 115 g (약 14% 감소)
  2. 냉각 시간최대 약 5% 감소
  3. 사출 압력최대 18% 감소
또한 기계적 물성은 기존 사양을 대부분 유지하면서 경량화를 달성했습니다.
Glass_Bubbles_컴파운드.png
3M™ Glass Bubbles의 적용 분야
3M Glass Bubbles는 다음과 같은 다양한 열가소성 수지에 적용 가능합니다.
  1. PP
  2. PA (Nylon)
  3. ABS
  4. TPU
  5. PBT
  6. PPS
  7. PEEK
대표 적용 산업
  1. 자동차 경량 부품
  2. 전자 및 전기 부품
  3. 산업용 플라스틱
  4. 소비재 제품
3M™ Glass Bubbles는 플라스틱 컴파운딩 및 사출 성형 공정에서
  1. 경량화
  2. 생산성 향상
  3. 치수 안정성 개선
을 동시에 제공하는 고성능 기능성 필러입니다.
​
특히 냉각 시간 단축과 사출 압력 감소는 생산성을 크게 향상시켜 플라스틱 가공 공정의 효율을 높이는 중요한 솔루션이 될 수 있습니다.
Glass_Bubble.png
3M™ Glass Bubbles (글라스 버블)

3M™ 글라스버블은 속이 빈 초미세 구형 유리입자(Hollow Glass Microspheres)로 구성된 첨단 필러입니다.이 제품은 탁월한 경량성, 내습성, 열적/기계적 안정성을 바탕으로 다양한 산업에서 소재 경량화 및 기능성 향상에 기여합니다.
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3M 첨단 소재

3M의 차별화된 첨단 소재는 땅속 깊은 곳에서부터 우주 멀리까지, 오늘날 가장 까다롭고 다양한 응용분야 및 환경에서도 최적의 성능을 발휘하는데 적합합니다. 
3M은 첨단 기술을 이용하여 자동차, 원자력 발전, 플라스틱 가공, 석유 및 가스, 방위 산업 및 기타 여러 산업 부문에 있어, 고객의 "가능성"을 "현실"로 바꿀 수 있도록 지원하고 있습니다.
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제품문의
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