자동차의 주요 안전 구성 요소인 자동차 연료 탱크는 주로 연료 (휘발유, 디젤 등)를 보관하는 용도로 사용되며, 그 성능은 자동차의 안전성, 신뢰성과 환경 보호와 직접 관련이 있습니다. 차량 유형을 기준으로하면 승용차 연료 탱크(50L-80L)와 상용차 연료 탱크(100L-500L)로 나눌 수 있습니다. 오일 내성, 누출 방지, 충격 저항, 정전기 저항, 가벼운 무게 및 치수 정밀성과 같은 엄격한 핵심 성능 요구 사항을 준수해야 합니다. 생산 공정은 압출 안정성, 성형 정확성, 구조 적응성 및 압출 블로우 몰딩 기계의 안전 성능에 더욱 엄격한 요구 사항을 제시합니다. 구체적으로는 장비 성능과 자동차 연료 탱크 생산의 특수 안전 및 성능 요구 사항을 고려하여 다음과 같은 핵심 치수로 나눌 수 있습니다.
I. 압출 시스템: 고품질 용해물과 오일 저항층 통합 보장
압출 시스템은 자동차 연료 탱크 생산용 압출 블로우 몰딩 기계의 핵심 부분으로, 변형 원료의 플라스티파이징 효과, 다중 층 구조의 접합 품질 및 연료 탱크의 최종 오일 저항 및 누출 방지 성능을 직접적으로 결정합니다. 연료 탱크의 소재 성능에 대한 특수한 요구 사항으로 인해 압출 시스템은 다음과 같은 엄격한 기준을 준수해야 합니다.
1. Screw 설정 Adapted to Modified HDPE Raw Materials
자동차 연료 탱크 생산의 주류 원료는 변형 HDPE(고밀도 폴리에틸렌)입니다. 여기에는 정전기 방지, 오일 저항용 및 환경 스트레스로 인한 균열 저항(ESCR) 첨가제가 포함되어 있습니다. 일부 고급 연료 탱크는 다중 층 코-압출 구조(예: HDPE + EVOH 장벽층)를 채택하기 때문에 압출기는 제어적으로 설계되어야 합니다:
- 스크류 매개변수: 길이-지름 비율(L/D)는 변형 HDPE의 충분한 플라스티파이징 및 첨가제의 균일 한 분 disperse, 과도한 전단으로 인한 용 해물 감소 및 용해물의 우수한 오일 저항과 기계적 강도를 보장하기 위해 32:1 ~ 35:1로 조절되어야 합니다; 스크류 직경은 연료 탱크 용량에 따라 조절됩니다. 승용차 연료 탱크(50-80L)의 경우 약 Φ70-80mm의 스크류를 선택할 수 있으며 상용차 연료 탱크(100-500L)의 경우 Φ90-110mm의 스크류를 선택해야 하며, 이에 따라 변형 HDPE의 플라스티파이징 용량(250-450kg/h)은 다른 사양의 연료 탱크의 용해물 공급 요구 사항을 충족시킵니다.
- 스크류 구조: 용융 구간이 있는 단계적 압축 비율 스크류가 채택되며 압축 비율은 4:1 ~ 5:1로 조절됩니다. 용융 구간은 정전기, 오일 저항 첨가제의 분산 효과를 강화하고, 배리어 층 재료의 분산 효과를 강화하여, 첨가제가 부족하여 연료 탱크 성능이 저하되는 불균일한 분산이 생기지 않도록 하며; 다중 층 코-압출 연료 탱크(2-5개 층)의 경우, 동기식 압출을 실현하기 위해 여러 개의 스크류(2-5개) 세트가 구성되어야 하며, 각 기능 층(예: HDPE 기반층, EVOH 장벽층, 접착 층)의 동기식 압출을 보장하며 레이어 간의 결합이 견고하고, 레이어 간의 오일 침투를 방지합니다.
- 스크류 재료: 변형 HDPE 및 첨가제의 마모 및 부식에 강하고 내식성이 뛰어난 합금 재료(예: 38CrMoAlA + 플라즈마 스프레이)를 선택하고 표면에는 깊은 질화 처리(질화층 두께 ≥0.5mm)를 시행하여 변형 HDPE 및 첨가제의 마모를 막고 스크류 마모로 인한 불균일한 용해물 압출을 방지하며 장기적인 양산의 안정성을 보장합니다.
2. 배럴 및 헤드 디자인은 고정밀 성형 요구 사항을 충족합니다.
- 배럴 온도 제어: 고정밀한 구역별 난로(공급 구간, 압축 구간, 혼합 단계, 용융 단계)와 냉각 디자인을 채택하며, 용융물 온도 제어 정확도는 ±0.5℃에 이릅니다(수도 탱크 생산보다
- 제조 구조: 단층 연료 탱크의 경우 높은 정밀도 흐름 채널을 갖춘 중심 피드식 축압 헤드가 채택되고, 탱크 무게에 따라 축압 용량을 조정하여 파리손이 안정적으로 출력이 되도록 하며 파리손 증감과 변형이 방지됩니다. 다층 공압 연료 탱크의 경우 다층 공압 헤드가 채택되고 각 층별로 독립적의 흐름 채널이 확보되어 각 층별 지역 속도가 정밀하게 조정될 수 있으며(조정 정확도 ±1%) 각 기능층의 두께 균일성을 보장하여, EVOH 장벽층의 두께가
1mm~0.3mm로 안정적으로 유지될 수 있습니다. 다이 gap은 고정밀도의 서보 모터를 이용하여 제어(조정 정확도 ±0.01mm), 파리손 프로그램 제어 시스템과 함께 사용해 파리손의 축 방향 및 주행 곡면 두께를 정확하게 제어하며, 불임성 부품(예: 유류 충전구, 장착대)들이 불임성 기부에 이르러 불일정한 부풀기를 보상할 수 있으며, 파리손의 상응하는 두께 파라미터를 설정하여 연료 탱크의 구조적 강도와 누유 방지 성능 향상을 실현할 수 있습니다.
II. 블로우 몰딩 시스템: 불규칙한 형상의 몰딩 및 누유방지 성능 보장
1. 압입 제어 Accuracy Reaches Automotive Component Standards
자동차 연료 탱크는 불규칙한 형상을 갖춘(자동차 차체의 설치공간을 고려하여 설계)특장점이 있으며 누유방지 및 치수 정밀성에 대해 대단히 까다로운 요구 사항을 가지고 있습니다. 몰딩의 핵심 리크요인인 몰딩 시스템은 정확한 몰딩, 두께 균일성 및 결함 미제공 요구 사항을 충족해야 합니다.
- 자동차 연료 탱크는 두께 균일성에 대한 요구 사항이 대단히 엄중하며(편차는 ±0.05mm 이내로 유지해야 합니다), 물 탱크에 비해 더 엄중합니다. 두께가 불균일하면 연료 탱크의 부분적인 구조가 약해지고 냉각 수축이 불균일해 변형 유발 및 유출 발생 가능성이 높으며, 고온 및 압력 상태에서 인재 안전에도 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 파리손 제어는 다음과 같이 충족되어야 합니다.
- 높은 정밀도의 파리손 두께 제어 시스템(최대 150개 제어 지점)을 탑재해 파리손의 축과 주행 곡면 두께를 정확하게 조정할 수 있습니다. 긴 파리손(상용차 연료 탱크의 경우)에서는 발생하기 쉬운 치솓기 문제를 고려하여 압출 속도 곡선을 최적화하고 파리손 상부의 초기 두께를 증가시켜, 연료 탱크의 상부와 하부의 두께 차이를 ≤0.03mm로 유지할 수 있게 합니다.
2. Stable and High-Precision 공기 공급 시스템
- 2. 안정적이며 고정밀도의 공기 공급 시스템
- 압축 공기 압력 및 유량: 연료 탱크의 형상 복잡성과 두께에 따라 조절합니다. 승용차 연료 탱크의 공압은
3. Mold Adaptability and Efficient 냉각 시스템
- 8~1.0MPa로 설정합니다. 다단 압력 제어 기술을 채택하여 초기 단계에서는 낮은 압력을 활용해 불일정한 부풀기를 방지하고 재료가 금형을 접촉한 후 압력을 높여 불일정한 부분(장착 구멍, 유류 충전구)이 완벽하게 형성될 수 있도록 합니다. 몰딩 유량은 안정적(유량 변동 ≤5%)으로, 압력 변동으로 인한 압력 저하, 상하 모서리 돌출 및 박면 등 연료 탱크 결함 발생을 방지할 수 있습니다. 압축 공기 배기 비율은
- 5:1~4.5:1로 설정하여 승용차 연료 탱크의 불규칙한 형상을 순응하는 동시에 두께와 강도를 유지할 수 있습니다.
III. 클램핑 시스템: 성형 안정성과 운영 안전 확보
자동차 연료 탱크 금형은 구조가 복잡하고 정밀도가 높으며 생산 빈도가 높습니다. 클램핑 시스템은 금형을 열거나 닫고 잠글 책임이 있으며, 그 클램핑 힘, 계단 값 및 정밀도는 연료 탱크 성형 품질, 생산 안전 및 금형 수명에 직접 영향을 미칩니다.
- 클램핑 힘: 연료 탱크 크기, 형상 복잡성 및 중압에 따라 결정됩니다. 승용차 연료 탱크 모델의 클램핑 힘은 800~1200KN에 도달해야 하며, 상용차 연료 탱크 모델의 경우 1500~2000KN 이상이어야 실體 압축 성형 시 금형이 느슨해지지 않거나 과풍되지 않도록 하고 플래시, 버징 및 치수편차와 같은 연료 탱크 결함을 방지할 수 있습니다. 클램핑 힘은 서로 다른 사양의 연료 탱크에 맞게 조정할 수 있도록 조정 가능(조정 정확도 ±10KN)합니다.
- 감속 스트로크 및 템플릿: 감속 스트로크는 최대 금형 크기와 연료 탱크 모양에 맞게 설계되어 금형 개폐 및 연료 탱크 제거가 가능하며 일반적으로 1000-2200mm입니다. 템플릿 크기는 금형과 일치하며 템플릿 평행성 오차가
- 05mm 이내로 제어되어 연료 탱크의 벽 두께 편차 또는 감속 중 금형에 불균일하게 작용하여 금형 손상을 방지합니다. 금형 두께 조정 범위는 800-1500mm로 다양한 두께의 연료 탱크와 차량 종류에 맞게 사용할 수 있습니다.
운영 편의성과 안전성: 자동 감속, 해체 및 금형 변경 장치를 갖추고 있습니다. 자동 해체 장치는 연료 탱크 모양에 따라(특수 감속 거치 장치 포함) 수동 해체로 인한 연료 탱크 손상을 방지하고 노동 강도를 줄일 수 있습니다. 금형 변경 장치는 신속 교체 설계를 채택하고(금형 변경 시간 ≤ 30분) 다양한 차량의 연료 탱크로 전환할 때 생산 효율성을 개선합니다. 감속 장치는 안정성과 내구성이 좋아, 고주파 개폐 동작 (≥10000 번/월)을 오랫동안 견뎌 안정적으로 생산을 이어갈 수 있으며, 장비 고장으로 인한 생산 영향력을 줄일 수 있습니다. 동시에, 감속 중 사고 우발적인 조작을 방지하는 안전 interlock 장치를 갖추어 생산 안전을 확보합니다.
자동차 연료통 생산은 제품 성능 및 치수의 일관성을 매우 엄격하게 요구하는 자동차 안전 부품의 대량 생산입니다. 제어 시스템은 모든 파라미터를 정확하게 조절하고 배치 간 오차를 줄이며 각 연료통이 기준에 맞도록 해야 합니다.
- 제어 정확도: 고속 처리 능력을 갖춘 고정밀 PLC 제어 시스템(예: Siemens S7-1500 시리즈)을 채택하여 밀어내고 성형 속도, 배럴 온도, 헤드 온도, 블로우 압력, 클램프 힘 및 냉각 시간 등 핵심 파라미터를 정확하게 제어할 수 있으며 파라미터 조정 정확도가 매우 높고(압출 속도 오동행 ≤ 1%, 온도 조절 정확도 ±0.5℃) 반응 속도가 빠르므로(반응 시간 ≤
- 05초) 각 공정의 조정 안정성이 유지되고 대량 생산의 일관성(배치 간 치수 편차 ≤
- 1mm)이 보장됩니다.
자동화 기능: 자동 공급, 자동 압출, 자동 블로우 몰딩, 자동 냉각, 자동 탈착, 자동 트리밍(플래시 및 버즘 제거) 및 자동 검사와 같은 완전 자동화된 생산 기능을 갖추고 있으며, 수동 개입을 최소화(수동 개입률 ≤ 5%)하여 노동 비용을 줄이고 수작업 오류로 인한 제품 결함을 방지합니다. 또한 실시간 벽 두께 모니터링 및 피드백 시스템(초음파 두께 측정 기술을 이용, 측정 정확도 ±0.01mm)을 탑재하여 배싱 및 연료통의 옥내 두께 변화를 실시간 모니터링하고 측정 결과를 제어 시스템에 반환해 동적으로 조절함으로써 벽 두께 일관성을 더욱 향상시킵니다. 동시에 온라인 누출 감지 시스템(공기 압력 감지 방법, 감지 압력
3-0.5MPa)을 갖춰 불량품을 자동으로 감지하여 제거함으로써 제품의 적합률을 ≥99.5% 이상 유지할 수 있습니다.
- 원료처리 시스템: 고정밀 원료 건조, 스크리닝, 혼합 장치가 장착됩니다. 개질 HDPE 원료는 수분 함유량(≤0.05%, 물 탱크보다 낮음)이 완전 건조되도록 하여 수분에 의한 연약함으로 인한 연료 탱크의 거품 및 미세점 등으로 인한 누출 방지 효능에 영향을 미치는 것을 방지해야 합니다. 스크리닝 장치(스크린 메쉬 크기 ≤80 mesh)는 원료 중 이물질을 제거하여 나사 및 금형의 마모와 연료 탱크의 결함 방지를 위해 필요합니다. 혼합 장치(혼합 정확도 ±1%)는 개질 HDPE, 정전기 방지제, 오일 저항 제질 및 기타 재료를 균일하게 혼합하여 연료 탱크의 균일한 성능을 보장합니다. 다층 적층 압출 연료 탱크의 경우, 재료의 각 층에 대한 독립적인 원료 처리 장치가 구성되어 상호 오염을 방지합니다.
- Raw Material Processing System: Equipped with high-precision raw material drying, screening and mixing devices. Modified HDPE raw materials need to be fully dried (moisture content ≤0.05%, lower than that of water tanks) to avoid bubbles and pinholes in the fuel tank caused by moisture, which affect the leakage prevention performance; The screening device (screen mesh size ≤80 mesh) removes impurities in the raw materials to avoid wear of screws and molds and defects of fuel tanks; The mixing device (mixing accuracy ±1%) uniformly mixes modified HDPE, anti-static agents, oil-resistant additives and other materials to ensure the uniform performance of the fuel tank. For multi-layer co-extrusion fuel tanks, independent raw material processing devices are configured for each layer of materials to avoid cross-contamination.
- 안전 보호 시스템: 자동차 산업의 안전 생산 요구 사항을 충족시키는 완벽한 안전 보호 장치를 갖는다. 채택 영역, 머리 영역 및 feeding 영역에는 보호 난간, 밝기 커튼 및 비상 중지 버튼이 설치되어 작업자가 고온 각종 용융물, 움직이는 부품 및 높은 압력의 가스와 접촉하지 않도록 한다. 이는 생산 안전을 보장할 수 있다. 고압 송풍 시스템과 유압 시스템에는 압력 보호 장치가 장착되어 장비 손상이나 과도한 압력으로 인한 안전 사고를 방지할 수 있다. 전기 시스템은 생산 중 발생하는 정전기에서 발생할 수 있는 화재 및 폭발 위험을 방지하기 위해 방진 설계가 적용된다(특히 가연성 원재료가 포함된 연료 탱크 생산에 사용된다).
- 환경 보호 및 에너지 절감: 장비는 국가 환경 보호 기준을 충족하며, 폐가스, 소음 및 폐배출을 줄인다(소음은 80dB 미만으로 관리되며, 물 탱크 생산 장비보다 낮다). 에너지 절약식 가열(전자기 유도 가열, 열효율≥90%), 냉각 시스템 및 변속기 순환 모터를 채택하여 에너지 소비량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 승용차 연료 탱크 모델의 평균 전력 소비는 150-220kw로 조절되며, 상용차 연료 탱크 모델은 200-300kw로 조절된다. 이는 생산 효율성을 개선하고 경영성을 향상시킨다. 동시에, 생산 중 발생하는 폐광선 및 불량 제품은 재활용 및 재사용이 가능하며(재활용 비율 ≤20%, 연료 탱크의 성능에 영향을 미치지 않도록 한다).
VI. Other 특별 요구 사항
- 차량 유형 적응성: 장비는 다양한 차량 유형(승용차, 상용차, 신재생 에너지 차량)의 연료 탱크 사양에 따라 매개 변수를 유연하게 조정할 수 있어야 하며, 다양한 용량(50L-500L)과 형상(자동차 차체에 적응된 불규칙한 형태)인 연료 탱크의 생산에 적합해야 한다. 예를 들어, 승용차 연료 탱크 모델은 50-80L 연료 탱크를 대응할 수 있으며, 용량에 따라 생산효율을 조정한다(50L 연료 탱크에서는 20-25개/시간, 80L 연료 탱크에서는 15-20개/시간). 상용차 연료 탱크 모델은 100-500L 연료 탱크를 대응할 수 있고, 생산 효율은 8-12개/시간으로, 장비 활용도가 향상된다. 신재생 에너지 차량 연료 탱크(미래형 수소 연료 전지 수소 저장 탱크)와 같은 경우, 장비는 특수 원재료 및 성형 공정에 적합해야 한다.
- 특수 성능 적응성: 자동차 연료 탱크는 엄격한 자동차 산업 표준(GB 18296-2019 "자동차 연료 탱크의 안전 성능 요구 사항 및 시험 방법", EU REACH 및 US EPA 기준)에 맞춰야 한다. 압출 블로우 성형 시스템은 이러한 표준에 적합해야 하며, 생산된 연료 탱크는 유동 저항, 누설 방지, 충격 저항, 고온 및 저온 저항, 정전 기체 등 시험에 통과할 수 있어야 한다. 다중층 방벽 연료 탱크가 생산되는 경우, 장비는 레이어 간 결합 강도(결합 강도 ≥1.5MPa)를 보장하여 레이어 분리 방지를 할 수 있어야 한다. 경량 연료 탱크의 경우, 장비는 얇은 볼 벽의 정확한 제어가 가능하며(최소 벽 두께 ≥1.2mm), 동시에 강도를 보장할 수 있어야 한다.
요약하면, 압출 블로우 성형 기계에 대한 자동차 연료 탱크 생산의 핵심 요구 사항은 "정확성, 안정성, 안전성, 적응성 "이다. 일반 물 탱크 생산에 비해, 플라스틱화 품질, 성형 정밀도, 누설 방지 성능 및 안전 보호에 있어 높은 요구 사항을 가지고 있다. 스프링, 헤드, 클램핑 시스템의 적절한 구성, 정확한 매개 변수 제어 및 완전한 보조 시스템을 통해 연료 탱크의 치수 정확성, 구조 강도, 유동 저항 및 누설 방지 성능을 보장하고, 자동차 산업의 엄격한 표준을 충족하며 안정적인 대량생산을 실현할 수 있어야 한다. 동시에, 다양한 차량 유형 및 사양의 연료 탱크에 대응하여 생산 효율과 제품 정격률을 향상시킬 수 있도록 해야 한다.
