KR102343382B1 - 복합 성형품 - Google Patents

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포리프라스틱 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 제1 성형품과 제2 성형품을 일체화한 복합 성형품에 있어서, 접합 강도가 높으면서도, 또한 성형품의 쇼트 간에서의 복합 성형품의 접합 강도가 안정적이며, 불균일이 적은 수지 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
적어도 수지, 유리 섬유 및 레이저 흡수재를 함유하고, 상기 유리 섬유가 노출된 홈을 갖는 홈붙이 제1 수지 성형품과, 상기 제1 수지 성형품의 상기 홈을 갖는 면 상에 인접하여 배치되는 제2 성형품을 구비한 복합 성형품에 있어서, 상기 제1 수지 성형품에서, 상기 유리 섬유는 상기 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 12 ~ 45 질량%가 혼합되고, 상기 레이저 흡수재는 상기 수지 조성물 전체에 대하여 0.25 ~ 10 질량% 혼합되며, 또한, 특정 배합 범위에 있는 복합 성형품.

Description

복합 성형품
본 발명은 홈붙이 제1 수지 성형품 및 상기 홈붙이 제1 수지 성형품을 이용한 복합 성형품에 관한 것이다.
최근, 자동차, 전기제품, 산업기기 등을 비롯한 분야에서는, 이산화탄소의 배출량 삭감, 제조 코스트의 삭감 등의 요청에 부응하기 위하여, 금속 성형품의 일부를 수지 성형품으로 바꾸는 움직임이 확대되고 있다. 이에 따라, 수지 성형품과 금속 성형품을 일체화한 복합 성형품이 널리 보급되고 있다. 이에 한정되지 않고, 동종 또는 이종(異種) 재료로 이루어지는 성형품을 일체화한 복합 성형품도 널리 보급되고 있다.
제1 수지 성형품과 제2 성형품을 일체화한 복합 성형품의 제조방법으로서, 특허문헌 1에는, 무기 충전재를 함유하는 제1 수지 성형품의 표면에 레이저를 조사함으로써, 상기 표면에 무기 충전재가 노출된 홈 구조를 형성하고, 그 후, 상기 표면에 타방의 수지 성형품을 접하여 충전, 성형하고, 일체화시키는 것이 제안되어 있다.
국제공개 제2015/146767호
그러나, 레이저의 조사에 의해 수지 성형품에 홈 구조를 형성하는 경우, 수지에 혼합하는 유리 섬유 등의 무기 충전제나 레이저를 흡수하는 배합제 등의 형상이나 첨가량에 따라, 레이저의 흡수나 산란에 의한 감쇠의 상태가 변화하기 때문에, 홈 구조의 형성 상태, 나아가서는 복합 성형품의 접합 상태에 영향이 생기게 된다.
특히, 수지부의 열화를 피하기 위해, 또는 설비상의 제약 등의 사정으로부터, 레이저 조사의 출력을 억제하지 않으면 안되는 경우에는, 제1 수지 성형품의 성형 쇼트 사이에 있어서의 무기 충전제 및/또는 배합제의 분산 및/또는 배향 상태의 불균일이 홈 구조의 형성에 영향을 미치기 쉽게 되고, 그 결과, 접합 강도에 불균일이 생겨, 수율이 나빠 생산성이 떨어지는 복합 성형품이 되는 경우가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 제1 수지 성형품과 제2 성형품을 접합했을 때의 강도를 유지하면서도, 성형 쇼트 사이에서의 강도가 안정하며 불균일이 적은 복합 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 하기에 의해 달성되었다.
1. 적어도 수지, 유리 섬유 및 레이저 흡수재를 함유하고, 상기 유리 섬유가 노출된 홈을 갖는 홈붙이 제1 수지 성형품과,
상기 제1 수지 성형품의 상기 홈을 갖는 면 상에 인접하여 배치되는 제2 성형품,
을 구비한 복합 성형품에 있어서,
상기 제1 수지 성형품에서, 상기 유리 섬유는 상기 수지 조성물 전체에 대하여 12 ~ 45 질량%가 혼합되고,
상기 레이저 흡수재는 상기 수지 조성물 전체에 대하여 0.25 ~ 10 질량% 혼합되어 있으며, 또한, [{제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}이 700 이상 2500 이하를 만족하는, 복합 성형품.
2. 상기 유리 섬유가, 상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 20 ~ 38 질량% 혼합되고, 상기 레이저 흡수재가 상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 0.35 ~ 9 질량% 혼합되어 있는, 상기 1에 기재된 복합 성형품.
3. {상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 상기 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 상기 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {상기 제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 상기 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}이 1200 이상 2100 이하를 만족하는, 상기 1 또는 2에 기재된 복합 성형품.
본 발명에 의하면, 제1 수지 성형품과 제2 성형품을 접합하였을 때의 강도를 유지하면서도, 쇼트 간의 접합 강도가 안정하며 불균일이 없는 수지 성형품을 얻을 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 복합 성형품(1)의 확대 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 복합 성형품의 구성 요소인 홈붙이 제1 수지 성형품의 확대 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시형태(이하, 「본 실시형태」라고 함)에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러가지 변경이 가능하다.
<복합 성형품>
본 발명의 복합 성형품은, 적어도 수지, 유리 섬유 및 레이저 흡수재를 함유하는 수지 조성물로 이루어지고, 상기 유리 섬유가 노출된 홈을 갖는 홈붙이 제1 수지 성형품과, 상기 제1 수지 성형품의 상기 홈을 갖는 면 상에 인접하여 배치되는 제2 성형품, 을 구비한 복합 성형품에 있어서, 상기 제1 수지 성형품에서, 상기 유리 섬유는 상기 수지 조성물 전체에 대하여 12 ~ 45 질량%가 혼합되고, 상기 레이저 흡수재는 상기 수지 조성물 전체에 대하여 0.25 ~ 10 질량% 혼합되어 있으며, 또한, [{제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}이 700 이상 2500 이하를 만족하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 복합 성형품의 개략 확대 단면의 모식도이다. 복합 성형품(1)은 홈붙이 제1 수지 성형품(10)과, 볼록부를 갖는 제2 성형품(20)을 구비한다. 홈붙이 제1 수지 성형품(10)의 홈 내부에는 유리 섬유가 측면으로부터 돌출해 있다. 그리고, 제2 성형품(20)의 볼록부는 상기 돌출한 유리 섬유를 둘러싸도록 하여 홈붙이 제1 수지 성형품(10)의 홈에 들어가 있다.
<<홈붙이 제1 수지 성형품(10)>>
도 2는 홈붙이 제1 수지 성형품(10)의 개략 확대 단면 모식도이다. 홈붙이 제1 수지 성형품(10)은, 유리 섬유(11)를 함유한다. 또한, 홈붙이 제1 수지 성형품(10)은, 유리 섬유(11)가 측면으로부터 돌출하여 노출된 홈(12)을 가진다. 유리 섬유의 일부는 홈에 걸쳐져 있다.
[수지]
본 발명의 홈붙이 제1 수지 성형품(10)을 구성하는 수지 조성물에 이용하는 수지는, 레이저의 조사에 의해 제거되고, 결과로서 홈(12)을 형성할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 열가소성이어도 좋고, 열경화성이어도 좋다. 수지의 바람직한 재질로서, 예를 들면, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA) 등을 들 수 있다.
[유리 섬유]
본 발명의 유리 섬유(11)는, 수지 성형품의 수지의 일부를 제거함으로써 홈붙이 제1 수지 성형품(10)에 형성되는 홈에 있어서, 홈의 측면으로부터 돌출하여 노출되는 것이다. 그리고, 유리 섬유(11)의 평균 섬유 길이는 특별히 한정되지 않지만, 수지에 용융 혼련되기 전의 상태에서, 바람직하게는 0.1 ~ 5 mm, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 3.5 mm이며, 평균 직경은 바람직하게는 3 ~ 20 ㎛, 보다 바람직하게는 8 ~ 15 ㎛인 것을 특징으로 한다.
통상, 유리 섬유의 함유량(질량%)이 동일하고, 그 직경이 상이한 경우, 유리 섬유의 평균 직경이 가늘수록, 동일 용적 내에 존재하는 유리 섬유의 갯수가 많아진다는 점에서 인장 강도 등의 기계적 특성이 높아지는 경향이 있지만, 본 발명에 있어서는, 유리 섬유의 평균 직경이 너무 가늘면, 상술한 바와 같이 유리 섬유의 갯수가 많아진다는 점에서 레이저 광의 반사나 산란에 의한 감쇠가 생기기 쉬워져, 수지의 제거효율이 저하하고, 앵커 효과의 근원이 되는 홈의 형성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 홈붙이 제1 수지 성형품과 제2 성형품의 접합 강도가 저하하거나, 제품마다의 접합 강도의 불균일이 커지거나 하는 경우가 있다.
한편, 유리 섬유의 평균 직경이 너무 커지게 되는 경우, 수지 조성물 자체의 기계적 특성을 충분히 높이는 것이 어려워지는 경우가 있다. 이들 관점에서, 유리 섬유의 평균 직경을 상기 적절한 범위로 하는 것이 바람직하다.
유리 섬유의 함유량은, 홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 12 질량% 이상 45 질량% 이하이다. 12 질량% 미만이면, 유리 섬유(11)가 홈(12)에 노출되었더라도 상기 유리 섬유(11)가 홈붙이 제1 수지 성형품(10) 및 제2 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커의 역할을 충분히 완수하지 못할 가능성이 있다.
45 질량%를 초과하면, 홈(12)의 형성을 위하여 조사한 레이저광이 유리 섬유(11)에 의한 감쇠의 영향을 받기 쉬워지고, 홈붙이 제1 수지 성형품(10)과 제2 성형품(20)의 접합 강도에 불균일이 커지는 경우가 있다. 유리 섬유의 함유량은 15 질량% 이상 40 질량% 이하인 것이 바람직하고, 20 질량% 이상 38 질량% 이하가 보다 바람직하며, 25 질량% 이상 35 질량% 이하가 한층 바람직하다. 평균 섬유 길이, 평균 직경은 전자 현미경 사진에 있어서 100개의 시료 값을 읽어내어 평균 값을 산출함으로써 정할 수 있다.
유리 섬유(11)로서, 단독 또는 혼합하여 이용할 수 있고, 섬유상 이외의 유리 플레이크, 마이카, 탤크, 글래스비드 등의 무기 충전제 또는 기타 첨가제나 개질제 등이 본 발명의 효과의 발현을 방해하지 않는 정도로 배합되어 있어도 상관없다.
홈(12)에서 노출되는 유리 섬유(11)가 홈붙이 제1 수지 성형품(10) 및 제2 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커의 역할을 완수함에 있어서, 홈(12)에서는, 수지의 일부가 제거됨으로써 형성되는 요철의 산(山)(13) 끼리를 유리 섬유(11)가 매우 적절하게 걸쳐 놓고 있는 것이 바람직하다.
[레이저 흡수재]
본 발명에서는, 레이저 흡수재를 홈붙이 제1 수지 성형품(10)을 구성하는 수지 조성물 전체의 0.25 ~ 10 질량% 함유시킴으로써, 레이저 조사시의 수지의 제거 용이성(홈의 형성의 용이성)을 적절히 조정할 수 있으며, 접합 강도의 불균일을 억제할 수 있다. 0.25 질량% 보다도 적은 경우는, 유리 섬유에 의한 레이저의 반사나 산란에 의한 감쇠가 발생하기 쉽고, 홈의 형성 상태에 불균일을 발생시키기 쉬워지며, 10 질량%를 초과한 경우는, 레이저 흡수재의 응집물이 생기거나 또한, 레이저 흡수재가 응집하여 고농도가 된 개소에서, 레이저에 의한 과열이 발생하여 탄화물이 생성되거나 함으로써 이들이 이물로서 파괴 기점이 되어, 역시 접합 강도의 불균일을 발생시키기 쉬워진다.
레이저 흡수재의 함유량은, 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체의 0.35 질량% 이상 9 질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.4 질량% 이상 8 질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.5 질량% 이상 6 질량% 이하인 것이 한층 바람직하다.
본 발명의 레이저 흡수재로서는, 레이저광을 흡수할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 안료나 염료와 같은 것을 이용할 수 있고, 레이저광의 흡수 효율의 점에서는 안료, 특히 무기 안료가 바람직하고, 그 중에서도 카본 블랙이 바람직하다.
[홈]
본 발명의 홈붙이 제1 수지 성형품(10)의 표면에는 홈(12)이 형성되어 있다. 홈(12)에서는 유리 섬유(11)가 노출되어 있다. 그리고, 수지의 일부 제거에 의해 홈(12)을 형성함과 동시에 홈의 적어도 표면측에서 측면으로부터 노출되어 홈에 조사되는 레이저를 일부 차폐하는 유리 섬유의 일부를 제거함으로써, 홈(12)의 측면(12a)으로부터 유리 섬유(11)를 홈 측면으로부터 돌출된 상태로 노출시킬 수 있다. 유리 섬유(11)의 적어도 일부를 제거함으로써, 다른 수지 성형품과 복합 성형했을 때의 앵커 효과를 높일 수 있다.
또한, 제2 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻는 경우, 적어도 표면측에서 노출되는 유리 섬유의 단부를 돌출한 상태에서 일부를 제거하고, 특히 홈의 중앙부의 유리 섬유를 제거함으로써, 유동 상태에 있는 제2 성형품의 홈으로의 진입을 용이하게 하여, 높은 앵커 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 홈붙이 제1 수지 성형품(10)의 홈(12)을 갖는 면을 접촉면으로 하고 제2 성형품(20)과 일체화하여 복합 성형품(1)을 제조하지만, 이 복합 성형품(1)에서 유리 섬유(11)는 이미 노출되어 있지 않다.
본 명세서에서는, 복합 성형품(1)에서 유리 섬유(11)가 노출되어 있지 않은 경우라도, 복합 성형품(1)으로부터 제2 성형품(20)을 제거한 태양에서, 홈(12)으로부터 유리 섬유(11)가 노출되어 있다면, 「홈(12)에서 유리 섬유(11)가 노출되어 있는」 것으로 한다.
제2 성형품과 복합 성형한 경우에 홈의 측면으로부터 유리 섬유가 돌출하여 노출함으로써 충분한 앵커 효과가 보다 효과적으로 얻어질 수 있다는 점에서 홈(12)의 길이 방향은, 유리 섬유(11)의 길이 방향과는 상이한 것이 바람직하다. 또한, 유리 섬유가 홈에 걸쳐져 있다면 보다 접합 효과가 높아진다.
수지 성형품(10)의 표면에 형성되는 홈(12)은, 복수의 홈(12)을 형성함으로써, 앵커 효과가 보다 높아진다. 홈(12)을 복수 형성하는 경우, 이들 복수의 홈(12)은, 각각의 홈이 개별적으로 형성된 것이어도 좋고, 단번에 형성하는 요령으로 복수의 요철로 이루어진 홈이 한번에 형성된 것이어도 좋다. 홈의 간격은 제2 성형품의 볼록부의 진입 용이성, 노출된 유리 섬유의 탈락 비용이성, 요철부의 구조 강도 등을 고려하여 적절히 설정하면 좋다.
복수의 홈(12)은 양단(兩端)이 연결된 홈(12)을 등고선과 같이 나란하게 하여 형성해도 좋고, 교차하지 않은 줄무늬상(縞狀)으로 형성되거나, 홈(12)이 교차하는 격자상으로 형성되어도 좋다. 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우에는, 홈(12)의 길이 방향이 유리 섬유의 길이 방향과는 상이한 사격자상(斜格子狀)으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우에는, 홈(12)의 형상은 마름모꼴 형상이어도 좋다.
홈(12)의 길이는 특별히 한정되지 않으며, 홈(12)이 짧은 경우, 개구부의 형상은 사각형이어도 좋고, 환형이나 타원형이어도 좋다. 앵커 효과를 얻기 위해서는, 홈(12)은 긴 것이 바람직하다.
또한, 홈(12)의 깊이에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 보다 높은 앵커 효과를 얻을 수 있다는 점에서, 홈(12)의 깊이는 깊은 편이 바람직하다. 깊이가 얕으면, 홈(12)에서 제2 성형품(20)과 접합하여 복합 성형품(1)을 형성하는 경우에, 홈(12)에 노출되는 유리 섬유(11)와 제2 성형품(20)과의 사이에 충분한 앵커 효과를 발생시키지 않는다는 점에서, 홈붙이 제1 수지 성형품(10)과 제2 성형품(20)을 견고하게 밀접시킬 수 없는 경우가 있다.
<제2 성형품 및 복합 성형품>
본 발명의 제2 성형품(20)을 형성하는 재료는 미경화의 유동 상태로서, 유리 섬유(11)가 노출된 홈(12)에 들어가는 것이 가능한 수지라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 열가소성 수지, 경화성 수지(열경화성 수지, 광경화성 수지, 방사선 경화성 수지 등), 고무, 접착제 등의 어느 하나로 이루어진 것이어도 좋지만, 가공성의 측면에서, 사출 성형으로 부형할 수 있는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 고무를 포함하는 수지 조성물이 바람직하고, 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물인 것이 보다 바람직하다. 제1 수지 성형품을 구성하는 수지와 동종의 수지 또는 이종의 수지를 사용할 수도 있다. 여기에서 이종이라 함은, 제1 수지 성형품을 구성하는 수지를 일부 포함하는 경우도 포함하고 있다. 본 발명에서는 이종의 경우에 특히 효과가 발휘된다.
본 발명에서는 제2 성형품(20)은, 홈(12)에 접하는 볼록부를 가지며, 상기 볼록부는 홈(12)에 들어가 있다. 볼록부는 홈(12)의 내부에서, 유리 섬유(11)를 둘러싸듯이 배치되는 것이 바람직하다.
제1 수지 성형품에 제2 성형품이 사출 성형, 트랜스퍼 성형, 용착 등의 방법에 의해 적층됨에 따라 본 발명의 복합 성형품이 형성된다.
<레이저 흡수재와 각 성분의 관계>
본 발명에서는, 홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 함유량과 평균 직경, 레이저 흡수재의 함유량, 및 제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도가, 얻어지는 복합 성형품의 접합 강도에 상호적으로 영향을 미친다.
유리 섬유의 직경과 양의 관계는 전술한 바와 같지만, 예를 들면, 홈붙이 제1 수지 성형품에 포함되는 유리 섬유의 직경이 가늘면서, 또한 함유량이 많은 경우, 레이저의 감쇠에 의해 홈 형성이 불리하게 되지만, 그 경우는 레이저 흡수재의 함유량을 응집의 문제가 일어나지 않을 정도의 범위에서 많게 함으로써 레이저에 의한 수지의 제거를 촉진하고, 레이저의 감쇠의 영향을 완화할 수 있다.
또한, 제2 성형품을 구성하는 재료로서, 용융점도가 낮은 것을 이용한다면, 홈의 형성 상태가 불리한 경우라도, 제2 성형품의 볼록부가 홈 내로 들어가기 쉬워진다는 점에서 접합 강도면에서 유리해질 수 있다.
한편, 제품 설계나 디자인성의 관점에서는 홈붙이 제1 수지 성형품과 제2 성형품의 기계적 특성이나 색조를 맞추고 싶다는 요구에 의해, 홈붙이 제1 수지 성형품에 맞추어 제2 성형품을 구성하는 재료에 포함되는 유리 섬유나 카본 블랙 등의 레이저 흡수재의 양을 많게 할 경우가 있으며, 그러한 경우, 제2 성형품을 구성하는 재료는, 첨가제의 함유량이 많아짐으로써 용융점도가 높아지고, 홈붙이 제1 수지 성형품의 홈 부에 들어가기 어려워지기 때문에 접합 강도가 불리해질 수 있다.
본 발명에 있어서, 레이저 흡수재와 각 성분이 서로 부여하는 영향을 고려하면, 홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양과 평균 직경, 레이저 흡수재의 첨가량 및 제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도의 관계는, 「[{홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}」에 의해 구해지는 값이, 700 이상 2500 이하이며, 1000 이상 2300 이하인 것이 바람직하고, 1200 이상 2100 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에서 「용융점도(Paㆍs)」라 함은, 성형품을 구성하는 재료에 대하여, ISO11443에 준거하여 측정한 1000sec-1에서의 용융점도를 말하며, 그 측정 온도는 성형품을 구성하는 재료에 주로 포함되는 성분(열가소성 수지 등)을 기준으로 하여, 상기 주성분이 결정성 수지와 같이 융점을 가지는 것인 경우는 그 융점 + 30℃, 비결정성 수지와 같이 명확한 융점을 갖지 않는 것인 경우는 유리 전이온도 + 120℃에서 측정하는 것으로 한다.
실시예
이하, 본 발명을 대표적인 사출 성형에 의한 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<홈붙이 제1 수지 성형품>
폴리플라스틱 주식회사 제, 융점 280℃, ISO11443에 준거하여 310℃에서 측정한 1000sec-1에서의 용융점도 45Paㆍs의 액정 폴리머(이하, 「LCP」로도 기재)에, 일본전기초자 주식회사 제 유리 섬유 ECS03T-786H(평균섬유길이 3mm, 평균직경 10.5㎛, 이하 「GF10.5」로도 기재) 및 레이저 흡수재로서 미츠비시화학 주식회사 제 카본 블랙 #3030B(이하 「CB」로도 기재)를 표 1에 기재한 양(LCP를 베이스로 한 수지 조성물 전체에 대하여, GF10.5를 5 ~ 50 질량%, CB를 0.01 ~ 10.00 질량%) 혼합하고, 하기 조건으로 65 mm × 13 mm × 6.5 mm의 봉형 성형품을 사출 성형하였다. 상기 사출 성형품의 13 mm × 6.5 mm의 면에, 조사 회수가 10회가 되도록 사출 성형품의 표면에 대하여 수직 방향에서 사격자상으로 레이저를 조사하였다.
모든 시료에 대한 조사 조건은 동일하며, 레이저의 발진 파장은 1.064㎛, 최대 정격 출력은 13W(평균)로 하고, 출력은 90%, 주파수는 40kHz, 주사속도는 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 홈 폭이 100㎛이며 격자상의 홈붙이 제1 수지 성형품을 얻었다.
<홈붙이 제1 수지 성형품의 성형 조건(LCP 베이스)>
예비 건조: 140℃, 3시간
실린더 온도: 290℃
금형 온도: 80℃
사출 속도: 100 mm/sec
보압: 80MPa (800kg/cm2)
<제2 성형품의 적층에 의한 복합 성형품의 제조>
상기 홈붙이 제1 수지 성형품에 대하여, 레이저의 조사에 의해 형성된 홈을 갖는 면을 접촉면으로 하여 130 mm × 13 mm × 6.5 mm의 캐비티의 사출성형용 금형에 인서트하여, 제2 성형품을 구성하는 재료를 사출 성형하고, 캐비티 내의 남은 65 mm × 13 mm × 6.5 mm의 공간에 충전함으로써 제2 성형품을 적층하여, 130 mm × 13 mm × 6.5 mm의 복합 성형품의 시료를 얻었다. 또한, 제2 성형품을 구성하는 재료는, 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물과 동일한 재료를 이용하고, 제1 수지 성형품과 동일한 성형 조건으로 사출성형하였다.
<평가>
상기 시료에 대하여 각 10개의 샘플을 취출하여, 23℃, 50%RH의 분위기 하, 오리엔텍사 제 텐시론 UTA-50kN(크로스헤드 속도 10mm/분)으로 인장 시험을 수행하고, 복합 성형품의 접합 강도 및 그 불균일을 평가하였다. 평가 기준은 하기와 같았다. B 이상이라면, 실용상의 문제는 발생하지 않는 수준이다.
A: 10개 중 10개가 접합 강도 12MPa 이상
B: 10개 중 10개가 접합 강도 10MPa 이상 12MPa 미만
C: 10개 중 8~9개가 접합 강도 10MPa 이상, 나머지가 10MPa 미만
D: 10개 중 3개 이상이 접합 강도 10MPa 미만
또한, 각 시료의 제2 성형품을 구성하는 각 재료에 대하여, ISO11443에 준거하여 310℃에서 측정한 1000sec-1에서의 용융점도(Paㆍs)를 각 평가 결과의 횡측에 괄호로 표시하고, 또한, 각 시료에 대하여, 「[{홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}」을 계산한 값을 각 평가 결과의 2단째에 각각 표시하였다.
Figure 112021067082730-pct00001
이어서, 폴리플라스틱 주식회사 제, 융점 280℃, ISO11443에 준거하여 310℃에서 측정한 1000sec-1에서의 용융점도 130Paㆍs의 폴리페닐렌설파이드 수지(이하, 「PPS」로도 기재)에, 일본전기초자 주식회사 제 유리 섬유 ECS03T-786H(평균섬유길이 3mm, 평균직경 10.5㎛, 이하 「GF10.5」로도 기재) 또는 일본전기초자 주식회사 제 유리 섬유 ECS03T-717(평균섬유길이 3mm, 평균직경 13㎛, 이하 「GF13」으로도 기재) 및 레이저 흡수재로서 미츠비시화학 주식회사 제 카본 블랙 #3030B(이하 「CB」로도 기재)를 표 2에 기재한 양(PPS를 베이스로 한 수지 조성물 전체에 대하여, GF10.5 또는 GF13을 각각 5 ~ 35 질량%, CB를 5.0 질량%) 혼합하고, 하기 조건으로 65 mm × 13 mm × 6.5 mm의 봉형 성형품을 사출 성형하였다.
상기 사출 성형품에 대하여, 상술한 LCP 베이스의 실시예와 동일하게 하여, 13 mm × 6.5 mm의 면에 레이저를 조사하여 홈붙이 제1 수지 성형품을 제작하고, 상기 홈을 갖는 면을 접촉면으로 하여 130 mm × 13 mm × 6.5 mm의 캐비티의 사출성형용 금형에 인서트하여, 제2 성형품을 구성하는 재료를 사출 성형하고, 캐비티 내의 남은 65 mm × 13 mm × 6.5 mm의 공간에 충전함으로써 제2 성형품을 적층하여, 130 mm × 13 mm × 6.5 mm의 복합 성형품의 시료를 얻었다. 또한, 제2 성형품을 구성하는 재료는, 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물과 동일한 재료를 이용하여, 제1 수지 성형품과 동일한 성형 조건으로 사출성형하였다.
<PPS 베이스의 수지 성형품의 성형 조건>
예비 건조: 140℃, 3시간
실린더 온도: 320℃
금형 온도: 140℃
사출 속도: 30 mm/sec
보압: 80MPa (800kg/cm2)
<평가>
상기 시료에 대하여 각 10개의 샘플을 취출하여, 23℃, 50%RH의 분위기 하, 오리엔텍사 제 텐시론 UTA-50kN(크로스헤드 속도 10mm/분)으로 인장 시험을 수행하고, 복합 성형품의 접합 강도 및 그 불균일을 평가하였다. 평가 기준은 하기와 같았다. B 이상이라면, 실용상의 문제는 발생하지 않는 수준이다.
A: 10개 중 10개가 접합 강도 40MPa 이상
B: 10개 중 10개가 접합 강도 30MPa 이상 40MPa 미만
C: 10개 중 8~9개가 접합 강도 30MPa 이상, 1~2개가 30MPa 미만
D: 10개 중 3개 이상이 접합 강도 30MPa 미만
또한, 각 시료의 제2 성형품을 구성하는 재료에 대하여, ISO11443에 준거하여 310℃에서 측정한 1000sec-1에서의 용융점도(Paㆍs)를 각 평가 결과의 횡측에 괄호로 표시하고, 또한, 각 시료에 대하여, 「[{홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}」을 계산한 값을 각 평가 결과의 2단째에 각각 표시하였다.
Figure 112021067082730-pct00002
또한, 폴리플라스틱 주식회사 제, 융점 280℃, ISO11443에 준거하여 310℃에서 측정한 1000sec-1에서의 용융점도 130Paㆍs의 폴리페닐렌설파이드 수지(이하, 「PPS」로도 기재)에, 일본전기초자 주식회사 제 유리 섬유 ECS03T-786H(평균섬유길이 3mm, 평균직경 10.5㎛, 이하 「GF10.5」로도 기재) 및 레이저 흡수재로서 미츠비시화학 주식회사 제 카본 블랙 #3030B(이하 「CB」로도 기재)를 표 3에 기재한 양(PPS를 베이스로 한 수지 조성물 전체에 대하여, GF10.5를 5 ~ 50 질량%, CB를 0.10 ~ 10.00 질량%) 혼합하고, (PPS를 베이스로 한 수지 조성물 전체에 대하여, GF10.5 또는 GF13을 각각 5 ~ 35 질량%, CB를 5.0 질량%) 혼합하여, 하기 조건으로 65 mm × 13 mm × 6.5 mm의 봉형 성형품을 사출 성형하였다.
상기 사출 성형품에 대하여, 상술한 LCP 베이스의 실시예와 동일하게 하여, 13 mm × 6.5 mm의 면에 레이저를 조사하여 홈붙이 제1 수지 성형품을 제작하고, 상기 홈을 갖는 면을 접촉면으로 하여 130 mm × 13 mm × 6.5 mm의 캐비티의 사출성형용 금형에 인서트하여, 제2 성형품을 구성하는 재료를 사출 성형하고, 캐비티 내의 남은 65 mm × 13 mm × 6.5 mm의 공간에 충전함으로써 제2 성형품을 적층하여, 130 mm × 13 mm × 6.5 mm의 복합 성형품의 시료를 얻었다. 또한, 제2 성형품을 구성하는 재료로는, 폴리플라스틱 주식회사 제, 융점 165℃, ISO11443에 준거하여 195℃에서 측정한 1000sec-1에서의 용융점도 278Paㆍs의 폴리옥시메틸렌 수지(이하, 「POM」으로도 기재)를 사용하고, 하기 조건으로 사출성형하였다.
<POM의 성형 조건>
예비 건조: 80℃, 3시간
실린더 온도: 195℃
금형 온도: 80℃
사출 속도: 16 mm/sec
보압: 80MPa (800kg/cm2)
<평가>
상기 시료에 대하여 각 10개의 샘플을 취출하여, 23℃, 50%RH의 분위기 하, 오리엔텍사 제 텐시론 UTA-50kN(크로스헤드 속도 10mm/분)으로 인장 시험을 수행하고, 복합 성형품의 접합 강도 및 그 불균일을 평가하였다. 평가 기준은 하기와 같았다. B 이상이라면, 실용상의 문제는 발생하지 않는 수준이다.
A: 10개 중 10개가 접합 강도 10MPa 이상
B: 10개 중 10개가 접합 강도 7MPa 이상 10MPa 미만
C: 10개 중 8~9개가 접합 강도 7MPa 이상, 1~2개가 7MPa 미만
D: 10개 중 3개 이상이 접합 강도 7MPa 미만
또한, 각 시료의 제2 성형품을 구성하는 재료에 대하여, ISO11443에 준거하여 195℃에서 측정한 1000sec-1에서의 용융점도(278Paㆍs)를 각 평가 결과의 횡측에 괄호로 표시하고, 또한, 각 시료에 대하여, 「[{홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {제2 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {홈붙이 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}」을 계산한 값을 각 평가 결과의 2단째에 각각 표시하였다.
Figure 112021067082730-pct00003
이상의 결과로부터, 본 발명의 범위에서는, 접합 강도가 높은 복합 성형품을 얻을 수 있으며, 또한 접합 강도의 불균일을 작게 할 수 있었다.
1 복합 성형품
10 홈붙이 제1 수지 성형품
11 무기 충전제
12 홈
12a 홈의 측벽
13 산
20 제2 성형품
D 홈의 깊이
W 산의 폭

Claims (4)

  1. 적어도 수지, 유리 섬유 및 레이저 흡수재를 함유하고, 상기 유리 섬유가 노출된 홈을 갖는 홈붙이 제1 수지 성형품과,
    상기 제1 수지 성형품의 상기 홈을 갖는 면 상에 인접하여 배치되는 제2 수지 성형품, 을 구비한 사출성형 인서트 성형품인 복합 성형품에 있어서,
    상기 제1 수지 성형품에서, 상기 유리 섬유는 상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 15 ~ 40 질량%가 혼합되고,
    상기 레이저 흡수재는 상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 0.30 ~ 10 질량% 혼합되어 있으며, 또한, [{제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {제2 수지 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}이 700 이상 2500 이하를 만족하는, 복합 성형품.
    단, 용융점도라 함은, ISO11443에 준거하여 측정한 1000sec-1에서의 용융점도를 말하며, 측정 온도는 수지 성형품을 구성하는 재료에 포함되는 수지가 융점을 가지는 것인 경우는 그 융점 + 30℃, 융점을 갖지 않는 것인 경우는 유리 전이온도 + 120℃에서 측정하는 것으로 한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리 섬유가, 상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 20 ~ 35 질량% 혼합되고, 상기 레이저 흡수재가 상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물 전체에 대하여 0.35 ~ 7.5 질량% 혼합되어 있는, 복합 성형품.
  3. 제1항에 있어서,
    {상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 상기 유리 섬유의 양(질량%) × 0.9} + {상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 상기 레이저 흡수재의 양(질량%) × 1.4}] × {상기 제2 수지 성형품을 구성하는 재료의 용융점도(Paㆍs) + 360} ÷ {상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지 조성물에 함유되는 상기 유리 섬유의 평균 직경(㎛) × 0.8}이 1200 이상 2100 이하를 만족하는, 복합 성형품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 수지 성형품을 구성하는 수지와 상기 제2 수지 성형품을 구성하는 수지가 이종(異種)인, 복합 성형품.
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