KR20030009759A - 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법 - Google Patents

복합 재료와 금속 재료의 접합 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수밀성과 접착력이 향상된 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 접합될 가장자리 중심부에 접합 홈이 형성된 금속 부재부를 제공하는 단계와; 상기 금속 부재부의 접합 홈을 포함한 가장자리 측면부에 접착 막을 도포하고, 상기 접합 홈에는 유리 강화 섬유를 도포한 후, 와인딩 처리를 해주는 단계와; 상기 금속 부재부와 결합될 복합 부재부의 접합 영역에 상기 접착 막을 도포하는 단계와; 상기 접착 막이 도포된 금속 부재부와 복합 부재부를 접합시킨 후, 소정의 압력과 열을 가하는 챔버 내에서 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 재료와 금속 재료의 접합 방법{METHOD FOR BINDING METAL MATERIAL AND COMPOSITION MATERIAL}
본 발명은 접합 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속 부재와 FRP 부재가 접합시 수밀 증가와 강한 접착력을 가질 수 있는 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 동일 재질로된 부재들을 접합할 경우에는 수밀성과 접착력이 대부분 우수하지만, 서로 다른 성질의 재질로된 부재들을 접합할 경우에는 수밀성과접착력이 매우 나쁘게 된다.
최근에는 금속이 가지는 강도와 플라스틱이 가지는 경량성, 성형성을 모두 가지는 복합 재료가 개발되고 있다. 이러한 복합 재료 중 대표적인 것이 바로 FRP(Fiber Reinforced Plastic: 이하, FRP라 한다)이다. 이러한, FRP의 특성 때문에 금속 재료와의 혼용된 제품이 많이 나오는데, 이러한 혼용 제품에서 가장 중요한 사항이 금속 재질과 FRP 재질의 강한 접합 방법이다.
이러한, 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법에는 다음과 같은 방법이 있다.
첫째, 접착제법은 복합 재료와 금속 재료 중 어느 하나의 재료에 접착제를 도포하고 접합시키는 방법으로 간단하지만, 수밀성이 낮고, 고온에서 접합력이 현저히 떨어지는 단점이 있다.
둘째, 메탈라이징(metalizing)법은 Mo, Mo-Mn등의 금속 분말, Cu와 금속 산화물, 및 Ni과 금속 산화물을 복합재 표면에 도포한 다음 열처리에 의하여 메탈라이징한 다음 그 위에 금속과 땜납 형식으로 접합하는 방식으로, 이 방법은 복합재료 표면에 열처리를 하므로 표면 균일 현상이 발생할 우려가 있고, 접합 강도가 낮으면, 공정이 복잡한 단점이 있다.
세째, 용사법은 복합 재료의 분말을 용융하여 금속 표면에 불어 붙이는 방법으로 복합 재료의 피막 형성 정도에 국한되고, 접합 강도가 매우 낮다는 단점이 있다.
이하, 일반적으로 접착제법에 의한 접합 방법을 중심으로 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 금속 부재부(3)의 가장자리 소정 부분과 FRP 부재부(1)와 접합시 수직으로 결합 배치시킨다. 상기 금속 부재부(3) 가장자리 접합부에 접착제(5)를 도포한 다음, 일정한 압력을 가하여 상기 금속 부재부(3)와 FRP 부재부(1)를 접합시킨다. 이때, 접합제(5)가 일정한 강도로 경화될 때까지 열과 압력을 가해주어야 하므로 챔버내에서 접합시킨다.
그러나, 이러한 접합 방법은 서로 다른 재질의 부재가 단순히 접착제에 의하여 결합되어 있으므로, 접착제의 성분이 어느 하나의 재질과 견고히 접착되지 않는다면 두 부재의 접착력은 매우 낮아지는 문제가 발생한다.
또한, 단순히 접착제에 의존하므로, 접착제가 물 속에서는 녹는 성질 등을 가지고 있다면, 수밀 성이 현저히 떨어져 물 속에서 사용되는 부재의 경우 그 사용이 현저하게 제한되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속 부재부의 가장 자리와 FRP 부재부의 결합부에 모두 접착제를 도포하고, 금속 부재부에는 유리 에폭시 수지를 와인딩(winding)시켜, 접착 강도뿐 아니라 수밀 성 증대를 기할 수 있는 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법을 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 복합 재료와 금속 재료의 접합 공정을 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11: 복합 부재부 13: 금속 부재부
15: 접착제 17: 유리 강화 섬유
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 복합 재료와 금속 재료의 접합 방법은,
접합될 가장자리 중심부에 접합 홈이 형성된 금속 부재부를 제공하는 단계와;
상기 금속 부재부의 접합 홈을 포함한 가장자리 측면부에 접착 막을 도포하고, 상기 접합 홈에는 유리 강화 섬유를 도포한 후, 와인딩 처리를 해주는 단계와;
상기 금속 부재부와 결합될 복합 부재부의 접합 영역에 상기 접착 막을 도포하는 단계와;
상기 접착 막이 도포된 금속 부재부와 복합 부재부를 접합시킨 후, 소정의 압력과 열을 가하는 챔버 내에서 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 금속 부재부의 접합 홈에 상기 에폭시 수지를 와인딩 처리하는 단계 후, 상온에서 경화 단계를 거치는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 금속 부재부와 FRP 부재부에 접착제를 각각 도포하고, 금속 부재부에는 유리 강화 섬유를 첨가하므로써, 재질이 다른 두 부재를 보다 강하게 접착시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 복합 재료와 금속 재료의 접합 공정을 도시한 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 'ㄴ'자 모양의 금속 부재부(13)의 접합 부위 소정 부위에 접합 홈(14)을 형성한 다음, 접착제(Bonding Adhesive Film)를 복합 부재(FRP)부와 접착될 영역에 도포하고, 상기 접합 홈(14)에 유리 로빙 에폭시(GlassRoving/Epoxy) 수지를 넣은 후, 와인딩(winding) 처리를 해준다. 이러한, 유리 에폭시 수지는 접합되는 상기 금속 부재부(13)의 중심축 역할을 할뿐만 아니라, 상기 접착제와도 강한 접착력을 가진다.
그런 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 금속 부재부(13)와 접합될 상기 복합 부재부(11) 가장자리 측면 접합부에 접착제를 도포하여 준다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 도 2a와 도 2b에서 접착제와 유리 에폭시 수지를 도포한 상기 금속 부재부(13)와 복합 부재부(11)를 접합한 후 일정한 압력과 열을 가해주는 챔버 내에서 소정 시간 경화시킨다.
이렇게, 접합된 상기 복합 부재부(11)와 금속 부재부(13)는 상기 접착제와 유리 강화 섬유에 의하여 견고히 접합되는데, 특히, 수밀 성이 우수해진다.
이러한, 접합 부재들은 수중 속에서 외부 수압 30kg/cm2~50kg/cm2와 내부 수압 1.5kg/cm2~5kg/cm2의 압력에서도 접합부에 물이 침투되지 않으며, 금속과 복합 재료의 결합력도 접착제와 유리 에폭시 수지의 성질에 의하여 증가한다.
따라서, 본 발명은 복합 재료의 장점과 금속 재료의 장점을 이용하여 결합된 부재들이 오랜 시간 수중 속에서 사용될 경우와, 일상 생활 용품에서도 물과 친숙한 싱크대, 세탁기, 욕조 등의 결합부에 적용하여 사용할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 금속과 같은 정도의 강도를 갖는 복합 재료가 개발됨에 따라서, 이들과 금속의 결합시 유리 에폭시 수지와 접착제를 혼합 사용하여 접합력과 수밀성을 향상시킨 효과가 있다.
또한, 접합되는 금속 부재의 중심에 홈을 형성하여, 유리 에폭시 수지를 와인딩 함으로써, 금속 부재가 복합 재료와 접합시 보다 강한 접착력을 갖도록 한 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

  1. 접합될 가장자리 중심부에 접합 홈이 형성된 금속 부재부를 제공하는 단계와;
    상기 금속 부재부의 접합 홈을 포함한 가장자리 측면부에 접착 막을 도포하고, 상기 접합 홈에는 유리 강화 섬유를 도포한 후, 와인딩 처리를 해주는 단계와;
    상기 금속 부재부와 결합될 복합 부재부의 접합 영역에 상기 접착 막을 도포하는 단계와;
    상기 접착 막이 도포된 금속 부재부와 복합 부재부를 접합시킨 후, 소정의 압력과 열을 가하는 챔버 내에서 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료와 금속 재료의 접합방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 부재부의 접합 홈에 상기 에폭시 수지를 와인딩 처리하는 단계 후, 상온에서 경화 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 복합재료와 금속 재료의 접합방법.
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