KR101283200B1 - 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지와 같은 하나의 소재에 금속과 같은 다른 소재(예를 들어, 알루미늄)가 점 형태라든가 미리 정해진 패턴 또는 일정한 모양이 되도록 박히듯이 제조함으로써, 수지 계통의 모재 표면에 대하여 금속 느낌을 얻을 수 있도록 한 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수지와 같은 제2소재를 인서트 사출 등의 방법으로 제1소재와 일체로 결합되게 함으로써, 화학적인 접착 방법을 채택하지 않고서도 이종소재를 접합하여 제조할 수 있게 한 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 금속 재질과 같은 제1소재에 형성하는 다층 채널을 다양한 형태의 패턴을 갖도록 제작함으로써, 제2소재와 접합되어 이루어진 복합체로부터 여러 가지 형태의 느낌을 가질 수 있도록 제조하는 것이 가능한 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

Description

이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법{COMPOSITE OF DIFFERENT MATERIALS AND THE METHOD THEREFOR}

본 발명은 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학적 본딩을 하지 않고서도 이종재질의 복합체를 쉽게 제조할 수 있을 뿐만 아니라 서로 다른 재질이 갖는 서로 다른 미감을 하나의 복합 소재에서 느낄 수 있으며, 이종 소재를 하나의 복합체로 만들어 냄으로써 각각의 소재가 갖는 특성을 동시에 구현할 수 있으며 형태와 모양은 물론 크기와 비율을 조절함으로써 각각의 특성의 실현을 조절할 수 있는 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 에어콘이나 냉장고 그리고 휴대폰과 같은 케이스는 단일 재질로 제작하는 경우가 일반적이나, 마감재의 표면 가공 및 미감을 높이기 위하여 이종재질로 이루어진 복합소재(복합체)를 많이 이용하고 있다. 이러한 이종재질의 복합소재를 접합은 다양한 방법에 의해 수행된다.

특허문헌1의 이종재질의 접합방법은, 금속모재에 경질층을 형성하기 위한 이종재료의 접합방법에 있어서, 디부탈프탈레이트와 비닐아세테이트를 포함하여 이루어진 고분자 결합재 및 경질분말과 브레이징 금속필러를 혼합하여 가요성 매트를 성형하는 단계와; 상기 가요성 매트를 상기 금속모재에 적층하여 소결과정을 통해 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 특허문헌2의 접합방법은, 금속재 성형물(1)을 준비(S10)하고 서로 다른 온도에서 두 번의 경화반응을 일으키는 열경화성 접착제(2)를 준비(S20)한 후 열경화성 접착제(2)를 마그네슘, 스테인리스, 알루미늄, 티타늄 중 어느 하나의 재질로 이루어진 금속재 성형물(1)의 내면에 도포(S30)한 다음, 도포된 상기 열경화성 접착제(2)를 60~150℃의 온도로 가열하여서 1차 경화(S40)시키고, 1차 경화된 열경화성 접착제(2)가 사출되는 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌수지, 아크릴 수지, 유리섬유 강화 폴리카보네이트, 유리섬유 강화 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌수지중 어느 하나의 재질로 이루어진 수지재(4)와 만나도록 상기 금속재 성형물(1)을 금형(3) 내에 안착(S50)시키며, 상기 금형(3) 내에 수지재(4)를 250~340℃의 온도로 사출시켜서 금속재 성형물(1)에 도포된 상기 열경화성 접착제(2)가 상기의 사출온도에서 2차 경화(S60)되도록 반응을 일으키게 하여 금속재 성형물(1)과 사출되는 수지재(4)가 결합되도록 한 후 냉각(S70)시켜서 이루어진다.

하지만, 이러한 종래의 이종재질의 접합방법은 다음과 같은 문제가 발생하였다.

1) 소결 등의 방법으로 이종재질을 접합하는 경우, 각각의 이종 재질을 분말화하고 다시 이들 분말 가루에 열을 가하여 소결해야 하기 때문에 제조공정이 복잡해지게 되는 문제가 발생하였다.

2) 화학적인 방법으로 이종재질을 접합하는 경우, 이종재질의 종류에 따라 접착제의 종류도 달라져야 한다. 이 때문에 이종재질의 접합에 알맞는 접착제를 얻는데 큰 어려움이 있었다.

3) 이종재질을 판상 형태로 제작하여 이를 접합하는 경우가 많아 복합 소재를 마감재로 사용하는 경우, 그 표면에 대하여 별도의 디자인 등을 하지 않는 이상 재질의 느낌을 표현하는데 한계가 있었다.

한국등록특허 제10-0541120(2005.12.28) 한국등록특허 제10-0999490(2010.12.02)

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 수지와 같은 하나의 소재에 금속과 같은 다른 소재(예를 들어, 알루미늄)가 점 형태라든가 미리 정해진 패턴 또는 일정한 모양이 되도록 박히듯이 제조함으로써, 수지 계통의 모재 표면에 대하여 금속 느낌을 얻을 수 있도록 한 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수지와 같은 제2소재를 인서트 사출 등의 방법으로 제1소재와 일체로 결합되게 함으로써, 화학적인 접착 방법을 채택하지 않고서도 이종소재를 접합하여 제조할 수 있게 한 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 금속 재질과 같은 제1소재에 형성하는 다층 채널을 다양한 형태의 패턴을 갖도록 제작함으로써, 제2소재와 접합되어 이루어진 복합체로부터 여러 가지 형태의 느낌을 가질 수 있도록 제조하는 것이 가능한 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이종 소재로 이루어진 복합체 의 제조방법은, 제1소재의 일면 전체에 대하여 중공으로 이루어진 적어도 2층의 다층 채널을 미리 정해진 간격으로 형성하는 제1단계; 제1소재의 표면에 제2소재가 잘 스며들 수 있도록 제1소재의 표면을 활성화시켜 주는 제2단계; 다층 채널의 적어도 상면이 외부에 노출될 때까지 제2소재를 제1소재에 주입하여 일체로 접합하는 제3단계; 제2소재가 충전되어 외부에 노출된 제1소재의 표면을 처리하는 제4단계; 및 다층 채널의 적어도 한 층의 두께만큼 깍아내어 판상의 제1소재로 이루어진 층을 제거하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 제1소재는 알루미늄 또는 마그네슘 판재 또는 각재인 것을 특징으로 한다.

그리고, 다층 채널은 일정한 규칙을 갖는 패턴 형태 또는 불규칙한 배치로 이루어진 패턴 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1단계는 프레스 가공·압출가공 또는 CNC가공으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2단계는 에칭 공정으로 표면을 활성화시켜 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 제3단계는 제2소재를 인서트 사출하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 제2소재는 폴리카보네이트, 폴리 페닐렌 설파이드(PPS) 또는 ABS인 것을 특징으로 한다.

또한, 제4단계는, 제1소재가 알루미늄으로 이루어지고, 이 제1소재의 표면은 애노다이징 처리하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 제5단계는 CNC선반 또는 식각으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 상술한 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법에 의해 제조된 이종 소재로 이루어진 복합체를 포함한다.

본 발명의 이종 소재로 이루어진 복합체 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1) 제조 공정이 간단할 뿐만 아니라 이종 재질의 종류에 상관없이 쉽게 이종재질을 접합하여 사용할 수 있다.

2) 금속류와 수지류를 이종 재질로서 이용함으로써, 전혀 다른 재질이 갖는 느낌 즉 수지류의 표면에 금속 느낌을 가질 수 있도록 제작하는 것이 가능하다. 이에 복합 소재의 사용 목적에 따라 다양한 느낌과 형태로 제조하는 것이 가능하다.

3) 수지류에 금속류가 박히듯이 접합되고, 특히 금속류의 내부가 비어 있어서 복합 소재의 무게가 가벼우면서도 금속과 같은 느낌을 느낄 수 있게 제조하는 것이 가능하다.

4) 다층 채널의 간격을 넓게 또는 좁게 형성하거나 다층 채널의 패턴을 다양한 형태로 형성함으로써, 복합 소재의 표면에 제2소재에 의해 느껴지는 느낌과 미감을 다양한 형태로 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 복합 소재의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 챠트.
도 2는 본 발명에 따른 제1소재의 전체적인 형상을 보여주기 위한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 제1소재의 내부 구성을 보여주기 위한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 복합 소재의 제조과정을 보여주기 위한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 복합 소재의 일예를 보여주는 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(제조방법)

도 1은 본 발명에 따른 복합 소재의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이고, 도 2는 본 발명에 따른 제1소재의 전체적인 형상을 보여주기 위한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 제1소재의 내부 구성을 보여주기 위한 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명에 따른 복합 소재의 제조과정을 보여주기 위한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 복합 소재의 일예를 보여주는 평면도이다.

본 발명에 따른 복합 소재의 제조방법은, 다음의 5단계에 걸쳐 수행된다.

제1단계(S100)는 제1소재(10)에 다층 채널(11)을 형성하는 단계이다. 이때, 제1소재(10)로는 소재간 접합이 잘 되지 않는 소재로서, 본 발명에서는 금속 소재를 이용할 수 있다. 이러한 금속 소재로는 알루미늄 또는 마그네슘을 이용할 수 있다. 또한, 제1소재(10)는 판상 형태로 공급할 수도 있으며, 바와 같은 각재 형태로 공급할 수도 있다.

이와 같이 제공된 제1소재(10)는 평판 형태로 가공하게 되는데, 이때 일면에는 다층 채널(11)이 돌출되게 형성한다. 여기서, 다층 채널(11)이란 도 2 및 도 4의 (가)와 같이 안쪽으로 갈수록 점차 단면 크기가 작아지도록 단턱진 형태가 되도록 형성된 채널을 말한다. 도면에서, 다층채널(11)은 제1소재(10)의 윗면에 2단으로 돌출되게 형성된 예를 보여주고 있으나, 그 단수는 이보다 더 많게 형성할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 다층 채널(11)은 도면에서 정사각형 단면을 갖는 형태로 제작된 예를 보여주고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 직사각형 또는 원형이나 타원 그리고 다각형 형태 및 이들의 조합을 통하여 다양한 모양을 얻을 수 있도록 제작하는 것이 가능하다.

또한, 상기 다층 채널(11)은, 도면에서 행열 형태로 배치되어 일정한 규칙을 갖는 패턴 형태로 제작된 예를 보여주고 있으나, 패턴이 일정하지 않고 불규칙한 형태로 제작할 수도 있고, 여기에 다층 채털(11)의 단면 형태가 다른 것을 혼합하여 형성하는 방법도 가능하다.

그리고, 이러한 다층 채널(11)은 제1소재(10)를 프레스를 이용하여 가공하거나 압출 가공 방식 그리고 CNC 등을 이용하여 가공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 다층 채널(11)은 일정한 제1소재(10)의 포면에 미리 정해진 문양이나 모양이 형성될 수 있도록 문양 또는 모양을 따라 형성하게 하는 구성도 가능하다. 예를 들어서, 꽃을 형상화한 모양이라든가 모양이 일정하지 않은 폐곡선 등 다양한 형태의 문양이나 모양으로 구성할 수 있다.

제2단계(S200)는 상기 제1소재(10)의 표면에 제2소재(20)가 잘 스며들 수 있도록 제1소재의 표면을 활성화시켜 주는 단계이다. 이때의 활성화는 제1소재(10)의 표면 거칠기를 거칠게 하거나 표면의 미세홀을 통해 제2소재(20)가 잘 스며들 수 있게 하는 공정을 말한다.

특히, 이러한 활성화 공정은, 제1소재(10)가 알루미늄이나 마그네슘과 같은 금속 소재인 경우, 에칭 공정을 통하여 제1소재(10)의 표면을 부식시켜 제2소재(20)가 잘 스며들 수 있게 한다.

제3단계(S300)는 제1소재(10)와 제2소재(20)를 접합하는 단계이다. 이때의 접합은 제2소재(20)를 제1소재(10)의 상부에 주입함에 따라 수행된다. 그리고, 제2소재(20)는 다층 채널(11)의 윗면이 외부에 노출되도록 주입한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제2소재(20)는 제1소재(10)의 윗면에 주입됨에 있어서 다층 채널(11)의 윗면만 보이도록 주입하여, 복합 소재의 완성시 제1소재(10)와 제2소재(20)가 동일 평면 상에 놓여지게 형성할 수 있다. 또한, 제2소재(20)는 다층 채널(11)의 가장 윗면 뿐만 아니라 측면의 일부도 노출되도록 주입함으로써, 복합 소재의 표면에 입체감을 얻을 수 있게 할 수도 있다.

그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제2소재(20)는 제1소재(10)와의 접합시 인서트 사출이 가능하도록 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 사용할 수 있는 수지로는 폴리카보네이트라든가 폴리 페닐렌 설파이드(PPS) 그리고 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)를 예로 들 수 있다.

제 4단계(S400)는 제1소재(10)의 표면을 가공하는 단계이다. 이때의 표면가공은 복합 소재의 완성시 외부에 노출되는 제1소재(10), 즉 다층 채널(11)의 가장 윗면에 대하여 표면을 매끄럽게 하는 등의 마무리 공정으로서 수행하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 이러한 표면 가공 공정은 제1소재(10)가 금속재질 특히 알루미늄인 경우, 알루미늄의 표면에 애노다이징(Anodizing) 처리를 통하여 산화막을 형성함으로써, 내식성이 우수하면서도 다양한 색상으로의 착색이 가능하게 하는 것이 바람직하다.

제5단계(S500)는 제1소재(10)의 판상 부분을 제거하여 복합 소재를 형성하는 단계이다.

이때, 제거되는 부분은 제1소재(10)와 제2소재(20)가 일체로 이루어진 소재의 하부, 즉 제1소재(10)의 평판 형태의 바닥 부분을 포함하며, 여기에 다층 채널(11)의 단층도 포함할 수도 있다. 즉, 도 4의 (다)에서는 제1소재(10)의 평판과 함께 2층 구조로 이루어진 다층채널(11)의 하단부를 제거하여 복합 소재를 형성한 예를 보여주고 있다. 하지만, 이러한 제거 공정에서는 다층채널(11)의 2층 구조를 그대로 두고 제1소재(10)의 평판 부분만을 제거하여 복합 소재를 만들 수도 있다.

또한, 제거부분은 다층 채널(11)의 각 층 중에서 수직면 부분까지를 제거하는 것도 가능하고, 이 수직면 부분과 평면 부분까지 제거하는 구성도 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제5단계(S500)는 CNC선반을 이용하여 수행할 수도 있고 식각 공정을 통해서도 수행할 수 있다.

(복합체)

본 발명은 상술한 이종 재질로 이루어진 복합체의 제조방법에 의해 제조된 복합체를 포함한다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 화학적인 접합 방식을 이용하지 않아 이종 재질의 접합이 용이하게 이루어질 뿐만 아니라 각 재질이 갖는 느낌을 그대로 살리면서도 다층 채널의 형상에 따라 다양한 형태의 패턴을 통하여 원하는 모양이나 문양 등을 쉽게 표현할 수 있게 되는 것이다.

10 : 제1소재
11 : 다층 채널
20 : 제2소재

Claims (10)

1. 제1소재(10)의 일면 전체에 대하여 중공으로 이루어진 적어도 2층의 다층 채널(11)을 미리 정해진 간격으로 형성하는 제1단계(S100);
   상기 제1소재(10)의 표면에 제2소재(20)가 잘 스며들 수 있도록 제1소재(10)의 표면을 활성화시켜 주는 제2단계(S200);
   상기 다층 채널(11)의 적어도 상면이 외부에 노출될 때까지 제2소재(20)를 제1소재(10)에 주입하여 일체로 접합하는 제3단계(S300);
   상기 제2소재(20)가 충전되어 외부에 노출된 제1소재(10)의 표면을 처리하는 제4단계(S400); 및
   상기 다층 채널(11)의 적어도 한 층의 두께만큼 깍아내어 판상의 제1소재(10)로 이루어진 층을 제거하는 제5단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1소재(10)는 알루미늄 또는 마그네슘 판재 또는 각재인 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 다층 채널(11)은 일정한 규칙을 갖는 패턴 형태 또는 불규칙한 배치로 이루어진 패턴 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1단계(S100)는 프레스 가공·압출가공 또는 CNC가공으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2단계(S200)는 에칭 공정으로 표면활성화시켜 주는 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3단계(S300)는 제2소재(20)를 인서트 사출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2소재(20)는 폴리카보네이트, 폴리 페닐렌 설파이드(PPS) 또는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)인 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제4단계(S400)는,
   상기 제1소재(10)가 알루미늄으로 이루어지고,
   이 제1소재(10)의 표면은 애노다이징(Anodizing) 처리하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제5단계(S500)는 CNC선반 또는 식각으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체의 제조방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 이종 소재로 이루어진 복합체.

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