KR20130038904A - 중합체 부품의 조립물 - Google Patents

중합체 부품의 조립물 Download PDF

Info

Publication number
KR20130038904A
KR20130038904A KR1020137001887A KR20137001887A KR20130038904A KR 20130038904 A KR20130038904 A KR 20130038904A KR 1020137001887 A KR1020137001887 A KR 1020137001887A KR 20137001887 A KR20137001887 A KR 20137001887A KR 20130038904 A KR20130038904 A KR 20130038904A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer composition
polymer
thermal conductivity
interface
assembly
Prior art date
Application number
KR1020137001887A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101934600B1 (ko
Inventor
반 한스 클라스 디즈크
요셉 요하네스 프란시스커스 마리 케르세마커스
파울루스 후버투스 헬레나 도만스
Original Assignee
디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. filed Critical 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Publication of KR20130038904A publication Critical patent/KR20130038904A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101934600B1 publication Critical patent/KR101934600B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/027—Thermal properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0012—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular thermal properties
    • B29K2995/0013—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0083—Reflectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품 및 제2 중합체 조성물을 포함하는 제2 부품을 포함하는 부품의 조립물에 관한 것으로, 조성물 둘 다 반결정 중합체 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하고 제1 부품 및 제2 부품이 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있고, 여기서 경계면은 기계적 맞물림 부재를 포함하지 않고, 여기서 제2 중합체 조성물의 열 전도성(TC2)이 제1 중합체 조성물의 열 전도성(TC1)보다 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높다. 또한 본 발명은 그러한 조립물의 제조 방법 및 상기 조립물의 다양한 용도에 관한 것이다.

Description

중합체 부품의 조립물{ASSEMBLY OF POLYMERIC PARTS}
본 발명은 제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품 및 제2 중합체 조성물을 포함하는 제2 부품을 포함하는 부품의 조립물에 관한 것이고, 중합체 조성물 둘 다 반결정(semi-crystalline) 중합체를 포함하고 제1 부품 및 제2 부품은 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면(interface)을 통해 서로에게 고정되어 있다. 본 발명은 또한 그러한 조립물 및 상기 조립물을 포함하는 다양한 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
경계면을 통해 서로에게 고정되어 있는, 제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품 및 제2 중합체 조성물을 포함하는 제2 부품을 포함하는 중합체 부품의 조립물은 다양한 방법에 의해, 예를 들어 2개의 개별 부품의 별개의 제조 및 후에 2개의 부품의 공조립(co-assembly)에 의해, 예를 들어 2개의 부품의 기계적 고정 또는 접착; 평행한 2개의 사출 단위체를 갖는 성형 기계를 사용하여 용융물로부터 2가지 물질의 공사출성형(co-injection moulding), 그렇게 함으로써 물질의 용융물의 융합에 의한 연결 부위 형성(이러한 방법은 전형적으로 샌드위치 성형에서 사용된다); 또는 직렬인 2개의 사출 단위체를 갖는 성형 기계를 사용하여 투샷(two-shot) 사출 성형 방법을 사용하여 2가지 물질의 사출 성형에 의해 제조될 수 있고, 여기서 물질 둘 다는 하나의 주형 공동부 배치에서 또다른 공동부 배치로 변경하는 능력을 갖는 주형에서 사출되고, 그로 인해 제1 부품이 제1 주형 공동부 배치에서 제1 물질로부터 제조되고 제1 부품이 제2 주형 공동부 배치에서 위치가 바뀌고 제2 부품이 제2 주형 공동부 배치에서 제1 부품의 오버몰딩(overmoulding)에 의해 제조된다. 그러한 후자의 방법에서 일반적으로 부품 사이에 충분히 강한 결합을 생성하기 위해 특별한 조치가 취해진다, 예를 들어 제1 부품 및 제2 부품 사이에 기계적 맞물림(interlock)을 생성하기 위해 제1 부분에 돌출 부재를 제공하고/거나 제1 부품을 미리 가열하고/거나 제2 물질의 용융물을 광범위하게 가열하여 제2 물질의 사출 시에 제1 부품의 용융을 유도하여 2가지 물질 사이의 용융물 융합 결합을 유도한다. 반결정 중합체를 포함하는 중합체 조성물 둘 다를 사용한 그러한 융합 결합의 달성은 매우 중요하고 보다 극심한 가공 조건을 필요로 하는 한편, 기계적 맞물림의 생성은 주형 구축 및 부품의 이형(demoulding)에서 중요한 문제이다.
그러한 조립물은 예를 들어 미국특허 제5,114,791호에 공지되어 있고, 여기서 2 성분 사출 성형된 물품이 개시되고 상기 물품은 그 사이의 경계면에서 연결된 2개의 중합체 성분을 포함한다. 물품은 헤드램프용 반사 장치에서 사용되고 기술적 장비의 물품용 하우징으로서 사용되었다. 미국특허 제5,114,791호에서 제조된 물품은 하나 이상의 부품이 폴리아릴렌 설파이드를 포함하는 코어-외피 구조이다. 미국특허 제5,114,791호에 따르면 물품은 성분 사이가 파괴되는 경향을 거의 나타내지 않고 실질적으로 빠르게 온도를 변화시키는 것에 의해 영향받지 않고 박리(delamination)의 신호도 나타내지 않는다.
그러나 본 발명자들은 공지된 조립물에서 중합체 부품 사이의 경계면이 종종 불충분한 강도, 특히 부품 둘 다에서 중합체 조성물이 반결정 중합체를 포함할 때 상기 부품은 쉽게 서로 분리되어 두 부품 사이에 접착 실패가 일어남을 관찰하였다. 또한 높은 박리력에 직면하는 적용에 있어 심지어 부품이 쉽게 분리되지 않는 조립물에서 그의 경계면 또는 접착 에너지(adhesive energy)가 여전히 개선될 수 있음을 관찰하였다.
이 문제는 또한 미국특허 제2001/022303호에 언급되어 있고 상기 특허 출원은 병을 위한 다중층 적층된 속이 빈 모양의 퍼폼(perform)을 기재한다. 이들 퍼폼은 특히 반결정 폴리에스테르 또는 반결정 폴리아미드로부터 제조된다 그러한 다중층 적층된 퍼폼의 경우에서 문제는 벽 층의 분리, 즉 박리와 관련된다. 그러한 문제에 대해 미국특허 제2001/002230호에 의해 제공되는 해답은 먼저 내부 및/또는 외부 표면인 표면에 하나 이상의 돌출 영역을 갖고; 돌출을 용융 또는 가소화시키기 위해 블랭크의 상기 표면을 가열하고; 플라스틱의 가소화된 또는 액체 층을 블랭크의 표면에 적용하고 적어도 돌출과 층의 인접한 표면 사이에 점(spot) 또는 띠(zone) 모양의 용접 위치를 형성하여 퍼폼을 제조하고; 퍼폼을 냉각시켜 용접 위치를 고체화한 단일층 블랭크, 전형적으로 속이 빈 모양의 몸체를 제공하는 것이다. 특히 바람직한 구현예에서 돌출은 비늘 구조(scaled structure)를 갖는다. 돌출의 효과는 상이한 층을 기계적으로 맞물리게 하는 것이다.
제조된 제2 부품을 기계적으로 맞물리게 하기 위해 제2 물질을 사용하여 오버몰딩된 부품의 표면으로부터 돌출된 돌출을 기계적으로 맞물리게 하는 부품은 복잡한 주형 디자인 및 부품 표면에 대해 정상적이지 않은 방향에서 상이한 슬라이드 움직임을 갖는 주형을 필요로 한다. 내부 및/또는 외부 표면에 하나 이상의 돌출 영역을 갖는 속이 빈 모양의 몸체를 제조하기 위해 매우 복잡한 주형 및 복잡한 이형 과정을 필요로 한다. 그 외에 중간 가열 단계를 필요로 하는 미국특허 제2001/022303호의 방법은 복잡하다. 미국특허 제2001/022303호에 따르면 블랭크는 제1 주형에서 제조되고 플라스틱의 가소화된 또는 액체 층을 블랭크의 표면에 적용하는 것이 제2 주형에서 이루어진다. 블랭크의 표면 사이에서 예를 들어 가스 가스 화염, 마이크로파, 고주파수 또는 적외선 조사에 의해 또는 블랭크에 삽입된 유도 코일에 의해 가열될 수 있다. 그러한 방법은 산업 규모의 제조에 매우 적합하지 않다.
그러므로 본 발명의 목적은 서로에게 고정되어 있는 중합체 부품의 조립물을 제공하는 것일 수 있고, 여기서 경계면은 일부로서 성형된 기계적 맞물림 부재를 포함하지 않고 중합체 부품 사이의 접착은 적어도 공지된 물품과 동일하다. 본 발명의 또다른 목적은 또한 서로에게 고정되어 있는 중합체 물품의 조립물을 제공하는 것일 수 있고, 여기서 중합체 부품 사이의 접착은 상응하는 공지된 물품에 비해 개선된다.
본 발명은 또한 "제1 중합체"로 지칭되는 반결정 중합체를 포함하는 제1 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제1 부품, 및 "제2 중합체"로 지칭되는 반결정 중합체를 포함하는 제2 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제2 부품을 포함하는 부품의 조립물을 제공하고, 제1 부품 및 제2 부품은 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있고, 여기서 경계면은 일부로서 성형된 기계적 맞물림 부재를 포함하지 않고, 여기서 제1 중합체 조성물은 TC1로 지칭되는 열 전도성을 갖고 제2 중합체 조성물은 TC2로 지칭되는 열 전도성을 갖고, 여기서 TC2는 TC1보다 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높다.
본원에서 "중합체 조성물"은 중합체 및 하나 이상의 추가적인 성분, 예를 들어 보조 첨가제, 강화 섬유 및/또는 충전재를 포함하는 조성물로 이해된다.
본원에서 "일부로서 성형된 기계적 맞물림 부재"는 부품과 함께 일부로서 성형되었을 때 공동부를 형성하는 2개의 주형 절반을 갖는 주형에서 성형될 수 없고 부품 또는 기계적 맞물림 부재의 파괴 없이 절반 중 하나의 제거에 의해 2개의 주형 절반을 간단히 열어 이형될 수 없는 모양을 갖는 성형된 부품 상의 돌출, 언더컷(undercut), 구멍(bore) 및 임의의 다른 부재로 이해된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 본 발명의 조립물(여기서 제2 중합체 조성물은 제1 부품 위에 사출 성형되어 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 생성하고 중합체 조성물 둘 다는 반결정 중합체를 포함하고 제2 중합체 조성물은 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높은 열 전도성을 가짐)에서 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면의 강도는 열 전도성 조성물을 포함하지 않거나 비슷하게 낮은 열 전도성의 조성물만을 포함하는 상응하는 공지된 물품의 경계면 접착 강도와 적어도 동일함이 관찰되었다.
본 발명에 따르면 부품의 조립물에서 제1 부품 및 제2 부품은 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있다. 본원에서 "고정되어 있는"은 상기 경계면이 추가적인 고정 수단, 예를 들어 접착제, 볼트, 리벳(rivet), 인몰딩된(inmoulded) 기계적 맞물림 부재 등이 필요 없이 부품을 제자리에 고정시키는 충분한 경계면 접착 에너지를 갖는 것으로 이해된다. 특히 본 발명의 부품의 조립물을 형성하는 부품의 경계면 접착 에너지가 높은 박리력 하에서조차 부품의 이형을 방지할 정도로 충분히 높음이 관찰되었다.
보다 구체적으로, 대부분의 경우에 경계면 접착 강도가 너무 높아서 경계면 접착 에너지는 측정될 수 없었는데 이는 박리 시험에서 경계면에서의 부품의 분리보다 부품 중 하나의 내부에서 실패가 일어났기 때문이다. 즉, 부품 중 하나의 응집 실패에 의해 조립물이 실패하였고 이는 중합체 조성물 중 하나 또는 심지어 이들 둘 다의 응집 에너지(cohesive energy)보다 경계면 접착 에너지가 더 높음을 나타낸다.
그러므로 본 발명에 따른 조립물의 특정 구현예에서 제1 부품 및 제2 부품은 제1 중합체 조성물의 응집 에너지 또는 제2 중합체 조성물의 응집 에너지 또는 이들 둘 다보다 더 큰 경계면 접착 에너지를 갖는 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있다.
경계면 접착 에너지는 또는 응집 에너지는 본원의 아래에 추가로 기재된 바와 같이 소위 이중 캔틸레버 빔(Double Candtilever Beam, DCB) 시험에 의해 측정된다.
부품 사이의 접착 실패보다 부품 중 하나의 내부에서 응집 실패가 일어나는 경우에 엄밀한 의미의 경계면 접착은 측정되지 않지만 응집 실패를 나타내는 중합체 조성물의 응집 에너지보다 더 높은 것으로 암시적으로 간주되고 이는 접착 에너지가 또한 다른 중합체 조성물의 응집 에너지보다 더 높을 수 있다는 가능성을 열어둔다.
본 발명은 또한 "제1 중합체"로 지칭되는 반결정 중합체를 포함하는 제1 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제1 부품, 및 "제2 중합체"로 지칭되는 반결정 중합체를 포함하는 제2 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제2 부품을 포함하는 부품의 조립물을 제조하는 방법에 관한 것이고, 제1 및 제2 부품은 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있다. 방법은 다성분 사출 성형, 바람직하게는 2성분 사출 성형에 의해 수행되고, 여기서 제1 중합체 조성물을 포함하는 부품이 첫번째로 사출 성형되고 제2 중합체 조성물을 포함하는 부품이 제1 부품 위에 두번째로 사출 성형되어 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이에 경계면을 생성하고 제2 중합체 조성물의 열 전도성(TC2)은 제1 중합체 조성물의 열 전도성(TC1)보다 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높다.
본 발명의 방법에 의해 수득될 수 있는 부품의 조립물에서 경계면 접착 에너지가 반결정 중합체를 포함하나 열 전도성 중합체를 포함하지 않거나 비슷하고/거나 낮은 열 전도성의 조성물만을 포함하는 중합체 조성물에 기초하여 상응하는 공지된 물품에서 통상적으로 접하는 경계면 접착 에너지보다 더 높은 것이 관찰되었다.
2성분 사출 성형 장치 및 이를 사용하는 방법은 당 분야에 공지되어 있다. 예는 미국특허 제7,618,577호; 국제특허출원공개 제WO02057064호; 제WO07113305호; 제WO08043540호; 제WO08092635호 및 제W01998038021호에서 발견될 수 있고 이들 문헌은 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 발명에 따른 조립물 및 방법에서 사용되는 중합체 조성물은 둘 다 (반)결정 중합체를 포함한다. 그러한 (반)결정 중합체는 전형적으로 용융 온도, 결정화 온도 및 유리 전이 온도로 지칭되는 물리적 특성을 갖는다.
본원에 언급된 바와 같은 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg), 용융 온도(melting temperature, Tm) 및 결정화 온도(crystallization temperature, Tcr)의 물리적 특성은 제1 가열 주기, 냉각 주기 및 제2 가열 주기를 적용하는 DSC에 의해 측정되고, 여기서 Tg는 제1 가열 주기 동안 측정되고 Tcr은 냉각 주기 동안 측정되고 Tm은 제2 가열 주기 동안 측정된다. 가열 주기는 240℃ 미만의 용융 온도를 갖는 중합체에는 0℃ 내지 280℃, 240℃ 내지 310℃의 용융 온도를 갖는 중합체에는 0℃ 내지 340℃, 310℃ 이상의 용융 온도를 갖는 중합체에는 0℃ 내지 380℃였다.
본원에서 용어 "유리 전이 온도(Tg)"는 10℃/min의 가열 속도로 DSC에 의해 ASTM E 1356-91에 따라 측정되고 모(parent) 열 곡선의 변곡점에 상응하는 제1 열 주기의 모 열 곡선의 (시간에 대한) 1차 도함수의 정점에서의 온도로서 측정되는 온도로 이해된다. 본원에서 용어 "결정화 온도(Tcr)"는 10℃/min의 냉각 속도로 DSC에 의해 ASTM D3418-97에 따라 측정되고 용융 범위 내에 있고 가장 높은 결정화 흡열을 나타내는 온도로 이해된다. 본원에서 용어 "용융 온도(Tm)"는 10℃/min의 가열 속도로 제2 가열 동안 DSC에 의해 ASTM D3418-97에 따라 측정되고 용융 범위에 있고 가장 높은 용융 속도를 나타내는 온도로 이해된다.
본 발명의 방법에서 사출 성형 단계에 사용되는 온도는 바람직하게는 상기 (반)결정 중합체의 용융 온도(Tm) 초과에서 수행된다. 중합체 조성물의 사출 온도는 바람직하게는 Tm 내지 Tm + 70℃이고, 여기서 Tm은 각각의 중합체 조성물에 의해 포함되는 중합체의 용융 온도이고 보다 바람직하게는 상기 사출 온도가 Tm + 10℃ 내지 Tm + 50℃, 즉 Tm 초과 10 내지 50℃, 가장 바람직하게는 Tm + 20℃ 내지 Tm + 40℃, 즉 Tm 초과 20 내지 40℃이다.
본 발명의 방법의 구현예에서 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
(i) 제1 중합체의 용융 온도(Tm1) 초과의 사출 온도에서 제1 중합체 조성물, 즉 더 낮은 TC를 갖는 중합체 조성물을 사출 성형하여 제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품을 형성하는 단계;
(ii) 제1 중합체 조성물이 제1 중합체의 결정화 온도(Tcr1) 미만의 표면 온도(Ts1)에 도달하도록 제1 부품을 냉각시키는 단계; 및
(iii) 후속으로 제2 중합체의 용융 온도(Tm2) 초과의 온도에서 제2 중합체 조성물, 즉 더 높은 열 전도성(TC2)을 갖는 중합체 조성물을 제1 부품 위에 사출 성형하여 제2 부품을 형성하고 동시에 제2 중합체 조성물과 제1 중합체 조성물 사이에 경계면을 형성하는 단계.
더 높은 경계면 접착 에너지가 본 구현예의 방법에 의해 수득된 본 발명의 물품에 대해 달성되었음이 관찰되었다.
바람직하게는 실질적으로 제1 중합체 조성물의 결정화 온도 Tcr1 미만의 표면 온도(Ts1)에 도달하도록 제1 부품은 상기된 방법의 단계 (ii)에서 냉각된다. 제1 부품이 Tcr1 - 60℃ 내지 Tcr1 - 200℃, 즉 Tcr1 미만 60 내지 200℃, 보다 바람직하게는 Tcr1 - 100℃ 내지 Tcr1 - 180℃, 즉 Tcr1 미만 100 내지 180℃의 온도 Ts1에서 냉각되었을 때 경계면 접착 에너지 면에서 우수한 결과가 수득되었다. 그러한 표면 온도는 Ts1에 맞춰진 주형 온도를 갖는 주형에서 수득되고 중합체 조성물은 예를 들어 15초 이상의 짧은 시간 동안 또는 30초 이상의 짧은 시간 동안 훨씬 더 잘 주형에 남아있는다.
제2 중합체가 제1 중합체의 용융 온도(Tm1)보다 더 높은 용융 온도(Tm2)를 가지고 있을 때 경계면 접착 에너지 면에서 더 우수한 결과가 달성된다. 바람직하게는 제2 중합체는 Tm1 + 20℃, 보다 바람직하게는 Tm1 + 40℃, 훨씬 더 바람직하게는 Tm1 + 60℃의 용융 온도(Tm2)를 갖는다.
상기된 방법의 단계 (iii)에서 제1 중합체 조성물에 대해 제2 중합체 조성물의 사출 성형 동안 수학식 1에 따른 하기 조건이 충족되었을 때 및 적어도 제1 중합체, 보다 바람직하게는 제1 및 제2 중합체 둘 다 (반)결정 중합체일 때 경계면 접착 에너지의 면에서 최고의 결과가 수득되었다:
Figure pct00001
상기 식에서,
A=(TC2/TC1)0.5; 즉 A는 비 TC1/TC2의 제곱근과 같은 수이고; TC 및 TC2는 각각 제1 및 제2 중합체 조성물의 열 전도성이고; Ts1은 제2 중합체 조성물의 사출 성형 순간에 제1 중합체 조성물의 온도이고; Tim2는 제2 중합체 조성물의 사출 성형 온도이고; Tm1은 제1 중합체 조성물의 용융 온도이다.
추가적인 구현예에서 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 수득될 수 있는 부품의 조립물에 관한 것이고 부품의 조립물은 제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품 및 제2 중합체 조성물을 포함하는 제2 부품을 포함하고 제1 부품과 제2 부품은 제2 중합체 조성물과 제1 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있고, 여기서 제2 중합체 조성물의 열 전도성(TC2)은 제1 중합체 조성물의 열 전도성(TC1)보다 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높다. 특히 본 구현예에 따른 부품의 조립물이 지금까지 달성되지 않은 경계면 접착 에너지를 가질 수 있음이 발견되었다.
본 발명에 따르면 TC2는 TC1보다, 바람직하게는 TC2/TC1 비 2 이상, 보다 바람직하게는 3 이상, 더 우수하게는 4 이상, 가장 바람직하게는 6 이상으로 더 높다.
바람직하게는 TC1은 3W/m.K 이하, 보다 바람직하게는 2W/m.K 이하, 보다 더 우수하게는 1.25W/m.K, 훨씬 더 우수하게는 1W/m.K 이하, 가장 바람직하게는 0.5W/m.K 이하이다. 적합하게는 TC1은 0.1W/m.K 이상, 보다 바람직하게는 0.2W/m.K 이상, 가장 바람직하게는 0.3W/m.K 이상이다. 가장 바람직하게는 TC1은 0.3 내지 1.25W/m.K이다.
바람직하게는 TC2는 3W/m.K 이상, 보다 바람직하게는 5W/m.K 이상, 훨씬 더 우수하게는 10W/m.K 이상, 가장 바람직하게는 20W/m.K 이상이다. TC2는 40W/m.K 만큼 높거나 훨씬 더 높을 수 있지만 매우 우수한 결과는 이미 10 내지 30W/m.K 범위의 TC2로 수득된다.
본원에서 용어 "중합체 조성물의 열 전도성(TC)"은 평면 전도성이 최대인 방향에서 평면 내(in-plane) 열 전도성으로 이해된다. 그러한 전도성은 또한 평행 또는 종축 열 전도성으로 공지되어 있다. 중합체 조성물의 TC는 중합체 조성물의 시료에서 측정될 수 있고, 시료는 80 x 80 x 2mm의 치수를 갖고, 적합한 치수를 갖는 사각형 주형 및 사각형의 한 면에 위치한 높이 1mm, 폭 80mm의 필름 게이트를 구비한 사출 성형 기계를 사용하여 사출 성형에 의해 제조된다. 2mm 두께의 사출 성형된 시료 중 주형 충전 시 중합체 흐름 방향에 대한 평면 내 및 평행 방향(D//)의 열 확산성(thermal diffusivity), 밀도(ρ) 및 열 용량(Cp)을 측정하였다.
주형 충전 시 중합체 흐름 방향에 대한 평면 내 및 평행 방향(D//)의 열 확산성을 네츠슈(Netzsch) LFA 447 레이저플래쉬 장비를 사용하여 ASTM 방법 E1461-01에 따라 측정하였다. D//를 사출 성형된 시료로부터 먼저 약 1mm의 동일한 폭을 갖는 작은 띠 또는 막대를 잘라 측정하였다. 막대의 길이는 주형 충전 시 중합체 흐름 방향이었다. 이들 막대 중 몇몇을 잘린 표면이 밖으로 향하도록 쌓고 함께 매우 단단히 물렸다. 열 확산성은 잘린 표면의 배열에 의해 형성된 더미의 한 면으로부터 잘린 표면을 갖는 더미의 다른 면으로 더미를 통해 측정하였다.
시료의 열 용량(Cp)을 동일한 네츠슈 LFA 447 레이저플래쉬 장비 및 문헌[W. Nunes dos Santos, P. Mummery and A. Wallwork, Polymer Testing 14 (2005), 628-634]에 기재된 방법을 사용하여 공지된 열 용량을 갖는 참고 시료(피로세람(Pyroceram) 9606)와 비교하여 결정하였다.
D//로부터 밀도(ρ) 및 열 용량(Cp), 성형된 플라크의 열 전도성을 하기 수학식 2에 따라 결정하였다:
Figure pct00002
본원에 언급된 임의의 TC의 모든 값은 20℃에서 측정되고 W/m.K로 표시된다. 열 정도성의 단위(W/m.K)의 표기에 대한 대안은 Wm-1K-1이다.
바람직하게는 본 발명의 조립물은 경계면 접착 에너지, 즉 제2 중합체 조성물과 제1 중합체 조성물 사이의 경계면 접착 에너지 100J/m2 이상, 보다 바람직하게는 200J/m2 이상, 가장 바람직하게는 300J/m2 이상을 갖는다. 경계면 접착 에너지는 이하에 상세히 기재된 바와 같이 적합한 가공 조건을 선택함으로써 또는 경계면 면적을 증가시킴으로써 증가될 수 있고 본원에서 제2 중합체 조성물과 제1 중합체 조성물 사이가 경계면 면적으로 지칭된다.
경계면 접착 에너지 또는 응집 에너지는 본원의 아래에 추가로 기재된 바와 같이 소위 이중 캔틸레버 빔 시험에 의해 측정된다.
부품 중 하나의 내부에서 응집 실패가 일어나는 경우에 엄밀한 의미의 경계면 접착은 측정되지 않지만 응집 실패의 결과로서 측정된 응집 에너지보다 더 높은 것으로 암시적으로 간주된다.
바람직하게는 경계면 면적은 10mm2 이상, 보다 바람직하게는 100mm2 이상, 가장 바람직하게는 1000mm2 이상이다. 경계면 면적은 제2 중합체 조성물과의 경계면에서 제1 중합체 조성물의 표면 영역에서 돌출 패턴의 기하학적 유형 또는 다른 유형을 생성함으로써 증가될 수 있다.
당업자는 중합체 조성물 사이의 열 전도성의 정해진 차이에 도달하기 위해 중합체 조성물의 조합을 선택하는 방법을 안다.
본 발명에 적합하게 사용되는 제1 및 제2 중합체의 예는 열가소성 반결정 중합체를 포함하고 이는 하나 이상의 추가적인 성분, 예를 들어 보조 첨가제, 강화 섬유 및/또는 충전재와 조합될 수 있되 제1 및 제2 중합체와 조합하는 그러한 추가적인 성분이 열 전도성 필요조건을 충족시키기 위해 선택된다.
제1 및/또는 제2 중합체에 사용될 수 있는 열가소성 반결정 중합체는 반결정이고 용융 가공가능한 한 다음을 포함한다: 폴리에스테르, 코폴리에테르에스테르 엘라스토머, 코폴리에스테르에스테르 엘라스토머, 폴리아미드, 코폴리에테르아미드 엘라스토머, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리설폰, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤 및 폴리에테르이미드, 및 이들의 혼합물 및 공중합체.
본 발명의 바람직한 구현예에서 제1 및/또는 제2 중합체는 반결정 폴리아미드이다. 적합한 폴리아미드는 모두 당업자에게 공지된 폴리아미드이고 용융 가공가능한 반결정 폴리아미드를 포함한다. 본 발명에 따른 적합한 폴리아미드의 예는 지방족 폴리아미드, 예를 들어 PA-6, PA-11, PA-12, PA-4,6, PA-4,8, PA-4,10, PA-4,12, PA-6,6, PA-6,9, PA-6,10, PA-6,12, PA-10,10, PA-12, 12, PA-6/6,6-코폴리아미드, PA-6/12-코폴리아미드, PA-6/11-코폴리아미드, PA-6,6/11-코폴리아미드, PA-6,6/12-코폴리아미드, PA-6/6,10-코폴리아미드, PA-6,6/6,10-코폴리아미드, PA-4,6/6-코폴리아미드, PA-6/6,6/6,10-터폴리아미드, 및 1,4-시클로헥산디카르복실산 및 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민으로부터 수득된 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 예를 들어 PA-6,I, PA-6,I/6,6-코폴리아미드, PA-6,T, PA-6,T/6-코폴리아미드, PA-6,T/6,6-코폴리아미드, PA-6,I/6,T-코폴리아미드, PA-6,6/6,T/6,I-코폴리아미드, PA-6,T/2-MPMDT-코폴리아미드(2-MPMDT = 2-메틸펜타메틸렌 디아민), PA-9,T, 테레프탈산, 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민으로부터 수득된 코폴리아미드, 이소프탈산, 라우린락탐 및 3,5-디메틸-4,4-디아미노-디시클로헥실메탄으로부터 수득된 코폴리아미드, 이소프탈산, 아젤라산 및/또는 세박산 및 4,4-디아미노디시클로헥실메탄으로부터 수득된 코폴리아미드, 카프롤락탐, 이소프탈산 및/또는 테레프탈산 및 4,4-디아미노디시클로헥실메탄으로부터 수득된 코폴리아미드, 카프롤락탐, 이소프탈산 및/또는 테레프탈산 및 이소포론디아민으로부터 수득된 코폴리아미드, 이소프탈산 및/또는 테레프탈산 및/또는 다른 방향족 또는 지방족 디카르복실산으로부터 수득된 코폴리아미드, 임의적으로 알킬 치환된 헥사메틸렌디아민 및 알킬 치환된 4,4-디아미노디시클로헥실아민, 및 또한 상기 폴리아미드의 코폴리아미드 및 혼합물이다.
보다 바람직하게는 제1 중합체 및 제2 중합체 둘 다 반결정 폴리아미드이다.
보다 더 바람직하게는 제1 중합체는 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 220℃ 이상의 용융 온도를 갖는 반결정 폴리아미드이다. 바람직하게는 제2 중합체는 240℃ 이상 또는 260℃ 이상, 가장 바람직하게는 280℃ 이상의 용융 온도를 갖는 반결정 폴리아미드이다.
바람직하게는 반결정 폴리아미드는 PA-6, PA-6,6, PA-6,10, PA-4,6, PA-11, PA-12, PA-12,12, PA-6,I, PA-6,T, PA-6,T/6,6-코폴리아미드, PA-6,T/6-코폴리아미드, PA-6/6,6-코폴리아미드, PA-6,6/6,T/6,I-코폴리아미드, PA-6,T/2-MPMDT-코폴리아미드, PA-9,T, PA-4,6/6-코폴리아미드, 및 상기 폴리아미드의 혼합물 및 코폴리아미드를 포함하는 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는 PA-6,I, PA-6,T, PA-6,6, PA-6,6/6T, PA-6,6/6,T/6,I-코폴리아미드, PA-6,T/2-MPMDT-코폴리아미드, PA-9,T 또는 PA-4,6, 또는 이들의 혼합물 또는 코폴리아미드가 폴리아미드로서 선택된다. 보다 더 바람직하게는 반결정 폴리아미드는 PA-4,6을 포함한다.
본 발명에서 적합하게 사용되는 제1 중합체의 특히 바람직한 예는 PA6, PA66, PA46 및 PA46/4T, 및 이들의 혼합물 및 공중합체를 포함한다. 보다 바람직하게는 제1 중합체는 PA6, PA66 및 PA46, 및 이들의 혼합물 및 공중합체; 훨씬 우수하게는 PA6 및 PA66, 및 이들의 혼합물 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 그러한 제1 중합체가 본 발명에 따라 사용될 때 부품의 조립물이 향상된 접착 특성을 갖는다.
본 발명에서 적합하게 사용되는 제2 중합체의 특히 바람직한 예는 PA6, PA66, PA46, PA-6,6/6,T, PA-9,T, PA46/4T, 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체를 포함한다. 바람직하게는 제2 중합체는 PA6, PA66, PA46 및 PA46/4T, 및 이들의 혼합물 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는 제2 중합체는 PA6, PA46 및 PA46/4T, 및 이들의 혼합물 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 그러한 제2 중합체가 본 발명에 따라 사용되었을 때 부품의 조립물이 향상된 접착 특성을 가짐을 관찰하였다.
상기된 바와 같이 제2 조성물로서 사용되는 열 전도성 중합체 조성물은 바람직하게는 3W/m.K 이상, 보다 바람직하게는 5W/m.K 이상, 보다 더 바람직하게는 10W/m.K 이상의 TC2를 갖는다.
그러한 중합체 조성물은 상기 조성물을 형성하는 중합체에 열 전도성 충전재를 분산시킴으로써 용이하게 수득될 수 있고, 상기 충전재는 열 전도성, 즉 열을 전도하는 특성을 갖는 상기 중합체 조성물을 제공할 정도로 충분히 높은 농도이다. 적합하게는 열 전도성 충전재는 충전재가 분산된 중합체의 고유 열 전도성보다 25배 이상, 보다 바람직하게는 100배 이상, 가장 바람직하게는 300배 이상의 고유 열 전도성을 갖는다. 많은 열가소성 중합체는 약 0.3W/m.K 또는 훨씬 더 낮은 고유 열 전도성을 갖는다.
열 전도성 중합체 조성물에 포함되는 열 전도성 충전재는 중합체에 분산될 수 있고 중합체의 열 전도성을 향상시키는 임의의 물질일 수 있다. 열 전도성 충전재는 바람직하게는 알루미늄, 알루미나, 구리, 마그네슘, 동(brass), 탄소, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 흑연, 세라믹 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 열 전도성 충전재는 과립 분말, 미립자, 휘스커, 단섬유 또는 임의의 다른 적합한 형태일 수 있다. 미립자는 다양한 구조일 수 있다. 예를 들어 미립자는 박편(flake), 판, 쌀알, 가닥, 6각형 또는 구와 같은 모양을 가질 수 있다. 본원에서 "충전재"는 바람직하게는 10:1 미만의 종횡비를 갖는 미립자로 이루어진 물질로 이해된다. 적합하게는 중전재는 약 5:1 이하의 종횡비 l/d를 갖는다. 예를 들어 약 4:1의 종횡비를 갖는 질화 붕소 과립 미립자가 사용될 수 있다. 미립자는 또한 섬유 또는 작은 판(platelet)일 수 있고, 본원에서 "섬유"는 10:1 이상의 종횡비 l/d를 갖는 미립자로 이루어진 물질로 이해된다. 보다 바람직하게는 열 전도성 충전재는 15:1 이상, 보다 바람직하게는 25:1 이상의 종횡비를 갖는 섬유로 이루어져 있다. 본원에서 "작은 판"은 10:1 이상의 종횡비 d/t를 갖는 미립자로 이루어진 물질로 이해된다. 보다 바람직하게는 d/t는 25:1 이상이다. 종횡비 l/d에서 l은 길이, 즉 미립자의 가장 긴 치수이고 한편 d는 미립자의 직경이다. 유사하게 종횡비 d/t에서 t는 두께, 즉 미립자의 가장 작은 치수이고 한편 d는 미립자의 가장 긴 직경이다.
바람직한 구현예에서 열 전도성 중합체 조성물에 포함된 열 전도성 충전재는 열 전도성 섬유의 형태이다. 바람직하게는 열 전도성 섬유는 금속 섬유 및/또는 탄소 섬유를 포함한다. 적합한 탄소 섬유(또한 흑연 섬유로 공지됨)는 피치(PITCH)계 탄소 섬유이다. 예를 들어 약 50:1의 종횡비를 갖는 피치계 탄소 섬유가 사용될 수 있다. 피치계 탄소 섬유는 열 전도성에 상당히 기여한다.
또다른 바람직한 구현예에서 열 전도성 중합체 조성물에 포함된 열 전도성 충전재는 미립자와 섬유의 조합이다. 그러한 충전재의 예는 맥쿨러프(McCullough) 미국 특허 제6,251,978호 및 제6,048,919호에 기재되어 있고 상기 기재는 본원에 참조로 혼입된다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에서 열 전도성 충전재는 질화 붕소를 포함한다. 중합체 조성물에서 열 전도성 중합체로서 질화 붕소의 잇점은 질화 붕소가 높은 열 전도성을 부여하면서 우수한 전기 절연 특성을 지닌다는 것이다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에서 열 전도성 충전재는 흑연, 보다 구체적으로 팽창된 흑연을 포함한다. 중합체 조성물에서 열 전도성 충전재로서 흑연의 잇점은 흑연이 매우 낮은 중량%에서 이미 높은 열 전도성을 부여한다는 것이다.
열 전도성 중합체 조성물에서 열 전도성 충전재의 바람직한 농도는 중합체 조성물의 총 중량의 5중량%(wt%) 이상, 보다 바람직하게는 10중량% 이상, 가장 바람직하게는 15중량% 이상이다. 또한 우수한 기계적 특성을 갖는 열 전도성 중합체 조성물을 수득하기 위해 중합체 조성물 내의 충전재의 농도는 바람직하게는 75중량% 이하, 보다 바람직하게는 60중량% 이하, 가장 바람직하게는 45중량% 이하이다. 바람직한 구현예에서 질화 붕소는 15 내지 60중량% 범위, 보다 바람직하게는 20 내지 45중량% 범위의 양으로 열 전도성 충전재로서 사용된다. 또다른 바람직한 구현예에서 탄소 피치 섬유는 15 내지 60중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 60중량%의 범위의 양으로 열 전도성 충전재로서 사용된다. 또다른 바람직한 구현예에서 팽창된 흑연이 10 내지 45중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 30중량% 범위의 양으로 열 전도성 충전재로서 사용된다. 본원에서 언급된 중량%는 모두 중합체 조성물의 총 중량에 대한 것이다.
가장 바람직한 구현예에서 제2 중합체 조성물은 질화 붕소 및 흑연, 보다 구체적으로 팽창된 흑연의 조합을 포함한다. 바람직하게는 질화 붕소 및 흑연은 10 내지 60중량%의 조합된 양으로 존재하고 각각 5 내지 30중량% 범위의 양으로 존재한다.
본 발명의 바람직한 구현예에서 제2 부품에 사용되는 열 전도성 중합체 조성물은 다음으로 이루어진다:
(a) 30 내지 90중량%의 열가소성 반결정 중합체,
(b) 10 내지 70중량%의 열 전도성 물질,
(c) 0 내지 60중량%의 다른 첨가제,
여기서, (a), (b) 및 (c)의 중량%는 중합체 조성물의 총 중량에 대한 것이고 (a), (b) 및 (c)의 합계는 10중량%이다.
본 발명의 보다 바람직한 구현예에서 열 전도성 중합체 조성물은 다음으로 이루어진다:
(a) 30 내지 90중량%의 열가소성 반결정 중합체,
(b) 10 내지 70중량%의 열 전도성 물질(열 전도성 물질의 50중량% 이상은 질화 붕소 또는 흑연, 또는 이들의 조합으로 이루어진다),
(c) (i) 0 내지 40중량%의 강화 섬유 및 성분 (b) 이외의 충전재, 및
(ii) 0 내지 20중량%의 다른 첨가제,
여기서, (a), (b), (c)(i) 및 (c)(ii)의 중량%는 중합체 조성물의 총량에 대한 것이고 (a), (b), (c)(i) 및 (c)(ii)의 합계는 100중량%이다.
본 발명의 훨씬 더 바람직한 구현예에서 열 전도성 중합체 조성물은 다음으로 이루어진다:
(a) 30 내지 90중량%의 200℃ 이상의 용융 온도를 갖는 반결정 폴리아미드,
(b) 10 내지 70중량%의 열 전도성 물질(열 전도성 물질의 50중량% 이상은 질화 붕소 또는 흑연 또는 이들의 조합으로 이루어진다),
(c) (i) 0 내지 40중량%의 강화 섬유 및 성분 (b) 이외의 충전재, 및
(ii) 0 내지 20중량%의 다른 첨가제,
여기서, (a), (b), (c)(i) 및 (c)(ii)의 중량%는 중합체 조성물의 총량에 대한 것이고 (a), (b), (c)(i) 및 (c)(ii)의 합계는 100중량%이다.
이들 바람직한 구현예에서 열 전도성 물질의 최소량은 본원에서 사용되는 중합체 조성물의 필요 최소 열 전도성 및 열 전도성 물질의 유형 또는 이들의 조합에 의해 지배됨을 유의한다.
본 발명의 조립물은 다양한 제품, 예를 들어 기어, 램프 하우징, 전동 공구, 수 공구, 자동 부품 등에 사용될 수 있다.
본 발명은 추가로 본 발명의 조립물을 포함하는 램프 구성요소 및 보다 특히 램프 소켓 또는 램프 하우징에 관한 것이다. 바람직하게는 본 발명의 램프 구성요소에 포함된 제1 중합체 조성물은 반결정 폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 앞서 상세히 기재된 바와 같이 바람직하게는 본 발명의 램프 구성요소에 포함된 제2 중합체 조성물은 열 전도성 중합체 조성물이다.
보다 바람직하게는 열 전도성 중합체 조성물은 폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 및 흑연 및/또는 세라믹 충전재, 예를 들어 질화 붕소로 이루어진 군으로부터 선택된 열 전도성 충전재를 포함한다. 가장 바람직하게는 램프 구성요소는 본 발명의 방법에 따라 제조된다.
본 발명은 하기 실시예 및 비교 실험의 도움으로 예시될 것이나 이들로 한정되지 않는다.
방법
경계면 접착 에너지
아래 추가적으로 기재된 바와 같이 중합체 부품 사이의 경계면 접착 에너지를 시험 시료에 대해 이중 캔틸레버 빔 셋업을 사용하여 측정하였다. 경계면 접착 에너지 측정값에 대한 시험을 2kN 적재 셀(load-cell), 10kN 매뉴얼 그립 고정물 및 제어와 분석을 위한 즈윅 소프트웨어 테스트엑스퍼트(TesTxpert) II를 구비한 즈윅(Zwick) 1455 기계에서 수행하였다. 시험을 23℃ 및 50% 상대습도에서 100mm/min의 시험 속도로 벤치 변위로 수행하였다. 2개의 동일한 적재 금속 탭을 캔틸레버 빔의 한쪽 끝에서 시료의 상부 및 하부 표면이 완전히 겹친 위치에서 서로에 대해 정확히 반대쪽에 올렸다. 탭을 상업적인 에폭시 접착제로 시료에 붙였다. 중합체 부품 사이의 경계면에서 잘라 탭의 표면과 같은 표면에 대해 2개의 중합체 부품의 고정을 풀어 빔의 갈라진 끝을 생성하였고 분리된 영역은 탭 아래 있었다. 반대쪽 방향에서 탭을 당겨 탭을 통해 시료에 적재를 적용하였다. 빔의 끝에서 당김으로써 2개의 중합체 부품이 박리하기 시작하였다. 시험 동안 적용된 힘을 빔 끝의 변위와 함께 측정하였다.
시험을 각각의 물질 조합에 대해 3회 수행하였다. 박리 에너지에 대해 측정된 값을 평균하였다. 박리가 경계면 접착 실패로 인한 것인지 부품 중 하나의 내부의 응집 실패로 인한 것인지는 별개로 하였다.
시험 시료의 제조
조사된 시료는 120*25*2mm의 길이(L) x 폭(W) x 두께(T)의 동일한 치수를 갖는 2개의 중합체 부품으로 이루어진, 공지된 이중 캔틸레버 빔의 모양을 갖는 2-K 성형된 부품이었고, 부품은 부품의 폭 치수에 걸쳐 그리고 부품의 길이 치수를 따라 서로에게 고정되었다. 그러한 시료는 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리가 그 사이의 경계면에 수직이고 중합체 부품의 두께의 2배와 동일한 상부 표면 및 하부 표면에 의해 특징지어진다. 먼저 제1 물질을 사출 성형하여 제1 부품을 형성하는 단계 및 이어서 제2 부품을 구성하는 제2 물질로 제1 부품을 오버몰딩하는 단계를 포함하는 표준 성형 조건을 사용하여 2성분 사출 성형에 의해 시료를 제조하였다. 제1 물질의 사출 성형 온도(Tim1) 및 제2 물질의 사출 성형 온도(Tim2) 뿐만 아니라 제2 물질의 사출 성형 순간에 제1 물질의 표면 온도(Ts1)를 나타내는 주형 온도, 제1 및 제2 물질의 열 전도성 및 그 사이의 비 및 접착 에너지 면에서의 결과를 표 1에 제시하였다.
실시예 및 비교 실험
실시예 및 비교 실험을 위해 아래 열거된 물질로부터 선택된 물질의 상이한 조합을 사용하였다.
물질
C-1 강화되지 않은 PA46 등급, TC = 0.3 W/m.K
C-2 유리 섬유 강화 등급, PA46을 기초로 함, 흑연 충전됨, TC = 15 W/m.K
C-3 충전되지 않은 PA6 등급, TC = 0.3 W/m.K
C-4 강화되지 않은 PA6 등급, 흑연 충전됨, TC = 15W/m.K
C-5 강화되지 않은 난연 등급, PA46을 기초로 함, 질화 붕소 충전됨, TC = 1 W/m.K
C-6 강화되지 않은 PA46 등급, 흑연 충전됨, TC = 15 W/m.K
C-7 강화되지 않은 등급, PA46/PA6 블렌드를 기초로 함, TC=0.3 W/mK.
상이한 물질의 조합, 물질의 열 전도성, 성형 온도 및 생성된 접착 에너지를 포함하는 사출 성형 시험을 나타내는 실시예 및 비교 실험의 개요
실험 제1 중합체 조성물 제2 중합체 조성물 TC1, TC2 비
TC2/TC1		 가공 온도
Tim1, Ts1, Tim2		 접착 에너지b)(J/m2)
실시예 I C1 C2 0.3;15;50 315;125;315 180
실시예 II C3 C4 0.3;15;50 260;125;290 340
실시예 III C5 C2 1;15;15 310;125;310 287
실시예 IV C5 C4 1;15;15 315;135;290 304
실시예 V C1 C6 0.3;15;50 315;125;315 170
비교 실험 A C1 C1 0.3;0.3;1 315;135;315 ~0a)
비교 실험 B C1 C1 0.3;0.3;1 315;240;315 ~0a)
비교 실험 C C2 C1 15;0.3;0.02 315;125;315 ~0a)
비교 실험 D C2 C5 15;1;0.07 315;125;315 8
비교 실험 E C1 C7 0.3;0.3;1 315;125;315 ~0a)
a) 너무 낮아서 정확히 측정되지 않음
b) 응집 실패의 경우에 보고된 숫자가 경계면 접착 에너지보다는 응집 에너지를 나타내는 것으로 간주되고, 경계면 접착 에너지는 측정된 값보다 더 높은 것으로 암시적으로 간주됨.
본 발명에 따른 실시예는 부품 중 하나 이내에서 모두 응집 실패를 나타내어 경계면 접착 에너지가 부품 중 하나 이상의 응집 에너지보다 더 높다는 것을 입증한다. 비교 실험은 2개의 부품 사이의 접착 실패, 매우 낮은 분리 또는 박리 에너지를 나타내어 경계면 접착 에너지가 각각의 부품의 응집 에너지보다 더 낮음을 입증하였다.

Claims (15)

  1. 제1 중합체로 지칭되는 반결정(semi-crystalline) 중합체를 포함하는 제1 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제1 부품, 및 제2 중합체로 지칭되는 반결정 중합체를 포함하는 제2 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제2 부품을 포함하는 부품의 조립물로서, 제1 부품 및 제2 부품이 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있고, 경계면이 기계적 맞물림 부재(element)를 포함하지 않고, 제1 중합체 조성물이 TC1로 지칭되는 열 전도성을 갖고 제2 중합체 조성물이 TC2로 지칭되는 열 전도성을 갖고, TC2가 TC1보다 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높은 조립물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 부품 및 제2 부품이 제1 중합체 조성물의 응집 에너지(cohesive energy) 또는 제2 중합체 조성물의 응집 에너지 또는 이들 둘 다보다 더 높은 경계면 접착 에너지(adhesive energy)로 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있는 조립물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    TC2/TC1 비가 3 이상인 조립물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 중합체 조성물이 1.25W/m.K 이하의 평면 내(in-plane) 열 전도성을 갖는 조립물.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 중합체 조성물이 3W/m.K 이상의 평면 내 열 전도성을 갖는 조립물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 중합체 및/또는 제2 중합체가 PA6, PA66, PA46 및 PA46/4T, 및 이들의 혼합물 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 반결정 폴리아미드를 포함하는 조립물.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 중합체 조성물이 알루미늄, 알루미나, 구리, 마그네슘, 동(brass), 탄소, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 흑연, 세라믹 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 열 전도성 충전재를 포함하는 조립물.
  8. 제1 중합체로 지칭되는 반결정 중합체를 포함하는 제1 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제1 부품, 및 제2 중합체로 지칭되는 반결정 중합체를 포함하는 제2 중합체 조성물 및 임의적으로 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 제2 부품을 포함하는 부품의 조립물을 제조하는 방법으로서, 제1 부품 및 제2 부품이 다성분 사출 성형에 의해, 바람직하게는 2성분 사출 성형에 의해 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있고,
    제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품이 첫번째로 사출 성형되고 제2 중합체 조성물을 포함하는 제2 부품이 제1 부품 위에 두번째로 사출 성형되어 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이에 경계면을 생성하고,
    제2 중합체 조성물의 열 전도성(TC2)이 제1 중합체 조성물의 열 전도성(TC1)보다 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높은
    조립물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    (i) 제1 중합체의 용융 온도(Tm1) 초과의 사출 온도에서 제1 중합체 조성물, 즉 더 낮은 열 전도성(TC1)을 갖는 중합체 조성물을 사출 성형하여 제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품을 형성하는 단계;
    (ii) 제1 중합체 조성물이 제1 중합체의 결정화 온도(Tcr1) 미만의 표면 온도(Ts1)에 도달하도록 제1 부품을 냉각시키는 단계; 및
    (iii) 후속으로 제2 중합체의 용융 온도(Tm2) 초과의 온도에서 제2 중합체 조성물, 즉 더 높은 열 전도성(TC2)을 갖는 중합체 조성물을 제1 부품 위에 사출 성형하여 제2 부품을 형성하고 동시에 제2 중합체 조성물과 제1 중합체 조성물 사이에 경계면을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    제1 부품 및 제2 부품이 제1 중합체 조성물의 응집 에너지 또는 제2 중합체 조성물의 응집 에너지 또는 이들 둘 다보다 더 높은 경계면 접착 에너지로 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있는 방법.
  11. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    TC2/TC1 비가 3 이상이고 제1 중합체 조성물이 1.25W/m.K 이하의 평면 내 열 전도성을 갖고/거나 제2 중합체 조성물이 3W/m.K 이상의 평면 내 열 전도성을 갖는 방법.
  12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 중합체 및/또는 제2 중합체가 PA6, PA66, PA46 및 PA46/4T, 및 이들의 혼합물 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 반결정 폴리아미드를 포함하는 방법.
  13. 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 중합체 조성물이 알루미늄, 알루미나, 구리, 마그네슘, 동, 탄소, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 흑연, 세라믹 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 열 전도성 충전재를 포함하는 방법.
  14. 제1 중합체 조성물을 포함하는 제1 부품 및 제2 중합체 조성물을 포함하는 제2 부품을 포함하고, 제2 부품이 제1 부품 위에 오버몰딩되고 제1 부품 및 제2 부품이 제1 중합체 조성물과 제2 중합체 조성물 사이의 경계면을 통해 서로에게 고정되어 있고, 제2 중합체 조성물의 열 전도성(TC2)이 제1 중합체 조성물의 열 전도성(TC1)보다 1.5 이상의 TC2/TC1 비로 더 높은, 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 부품의 조립물.
  15. 청구항 1 내지 청구항 7 및 청구항 14 중 어느 한 항에 따른 조립물을 포함하는 램프 소켓 또는 램프 하우징과 같은 램프 구성요소.
KR1020137001887A 2010-06-25 2011-06-24 중합체 부품의 조립물 KR101934600B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10167362.2 2010-06-25
EP10167362 2010-06-25
PCT/EP2011/060624 WO2011161241A1 (en) 2010-06-25 2011-06-24 Assembly of polymeric parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130038904A true KR20130038904A (ko) 2013-04-18
KR101934600B1 KR101934600B1 (ko) 2019-01-02

Family

ID=43064552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137001887A KR101934600B1 (ko) 2010-06-25 2011-06-24 중합체 부품의 조립물

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20130216799A1 (ko)
EP (1) EP2585269B1 (ko)
JP (1) JP5812501B2 (ko)
KR (1) KR101934600B1 (ko)
CN (1) CN103038045B (ko)
WO (1) WO2011161241A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2973387B1 (fr) * 2011-04-04 2013-03-29 Rhodia Operations Composition polyamide de forte conductivite thermique
GB201411511D0 (en) 2014-06-27 2014-08-13 Victrex Mfg Ltd Polymeric materials
KR20190119138A (ko) * 2017-03-07 2019-10-21 코베스트로 엘엘씨 열가소성 부품을 위한 투샷 사출 성형 방법
CN114126823A (zh) 2019-07-15 2022-03-01 科思创知识产权两合公司 壳体部件、壳体及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05174601A (ja) * 1991-10-02 1993-07-13 Showa Denko Kk 樹脂製ランプリフレクタ
US5833889A (en) * 1994-08-03 1998-11-10 Tanikita; Masumi Method of manufacturing light reflector component and light reflector component manufactured by the method
JP2001300979A (ja) * 2000-04-24 2001-10-30 Asahi Kasei Corp ポリアミド樹脂多層成形品の製造方法
JP2011126262A (ja) * 2009-04-09 2011-06-30 Teijin Ltd 熱伝導性樹脂複合成形体、ｌｅｄ照明装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2432137A1 (fr) * 1978-07-25 1980-02-22 Seima Procede pour la realisation de reflecteur optique et notamment pour projecteur d'automobile et machine pour sa mise en oeuvre
FR2572989B1 (fr) * 1984-11-13 1987-01-09 Signal Vision Sa Reflecteur realise par injections consecutives de deux matieres thermoplastiques
DE3804536A1 (de) 1988-02-13 1989-08-24 Bayer Ag Zweikomponentenspritzguss mit polyarylensulfiden
US5894041A (en) 1995-10-11 1999-04-13 Crown Cork & Seal Technologies Corporation Multi-layer laminated preform and method of its manufacture
JP4124826B2 (ja) 1997-02-25 2008-07-23 イェス トゥガールド グラム 多部分構成物品成形装置
US6431795B2 (en) 1997-07-25 2002-08-13 American Piledriving Equipment, Inc. Systems and methods for inserting wick drain material
US6048919A (en) 1999-01-29 2000-04-11 Chip Coolers, Inc. Thermally conductive composite material
WO2002057064A1 (de) 2001-01-22 2002-07-25 Gealan Formteile Gmbh Ein- und mehrkomponenten-spritzgussmaschine
DE10216306B4 (de) * 2002-04-14 2008-06-12 Sgl Carbon Ag Verfahren zur Herstellung einer Kontaktplatte für eine elektrochemische Zelle sowie deren Verwendungen
US20040036417A1 (en) * 2002-08-20 2004-02-26 Guide Corporation Lamp housing with integral circuit grid
CA2549683C (en) * 2003-12-17 2014-05-27 Terrasimco Inc. Coated mining bolt
US7270453B2 (en) * 2004-12-21 2007-09-18 General Electric Company Heat resistant plastic lamp components and methods of forming
JP2007196474A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Toyobo Co Ltd ポリアミド系積層成形体
DE102006016200A1 (de) 2006-04-06 2007-10-11 Krauss-Maffei Kunststofftechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mehrkomponentigen Kunststoff-Formteilen
US7618577B2 (en) 2006-05-16 2009-11-17 Halkey-Roberts Corporation Two-shot injection molding apparatus and method
CN101490472B (zh) * 2006-07-11 2016-08-17 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 灯座
WO2008006443A1 (en) * 2006-07-11 2008-01-17 Dsm Ip Assets B.V. Lamp sockets
PL2074351T5 (pl) 2006-10-12 2018-10-31 Dsm Ip Assets Bv Urządzenie oświetleniowe
EP2109887B1 (en) 2007-02-02 2018-06-27 DSM IP Assets B.V. Heat transport assembly
PL382763A1 (pl) * 2007-06-27 2009-01-05 Flowair Głogowski I Brzeziński Spółka Jawna Śruba kotwiąca
ES2355774T3 (es) * 2008-09-25 2011-03-30 Hella Lighting Finland Oy Lámpara estanca al agua y método de fabricación de la misma.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05174601A (ja) * 1991-10-02 1993-07-13 Showa Denko Kk 樹脂製ランプリフレクタ
US5833889A (en) * 1994-08-03 1998-11-10 Tanikita; Masumi Method of manufacturing light reflector component and light reflector component manufactured by the method
JP2001300979A (ja) * 2000-04-24 2001-10-30 Asahi Kasei Corp ポリアミド樹脂多層成形品の製造方法
JP2011126262A (ja) * 2009-04-09 2011-06-30 Teijin Ltd 熱伝導性樹脂複合成形体、ｌｅｄ照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013533814A (ja) 2013-08-29
EP2585269B1 (en) 2017-09-27
US20170217063A1 (en) 2017-08-03
KR101934600B1 (ko) 2019-01-02
WO2011161241A1 (en) 2011-12-29
CN103038045A (zh) 2013-04-10
JP5812501B2 (ja) 2015-11-17
CN103038045B (zh) 2015-05-20
US20130216799A1 (en) 2013-08-22
EP2585269A1 (en) 2013-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2195374B1 (en) Heat-processable thermally conductive polymer composition
US20170217063A1 (en) Assembly of polymeric parts
KR101983613B1 (ko) 열경화성 폴리머 컴포넌트에 열가소성 폴리머를 접합하기 위한 방법
KR20180050355A (ko) 분말 조성물, 상기 분말 조성물로부터의 물품 및 코팅 제조 방법, 및 이로부터 제조된 물품
CN106605310A (zh) 汽车用led灯散热器
JP2012526685A (ja) ポリアミド複合構造およびその製造方法
US20090250666A1 (en) Method for producing composite member of metal member and resin member
CN111741841A (zh) 导热聚合物组合物
EP2038578A1 (en) Lamp sockets
CN104220239B (zh) 连接塑料的方法和拆开塑料复合物中连接的方法和塑料复合物
EP2799211A1 (en) Method for joining composite materials
EP2118178B1 (en) Process for welding of two polyamide parts
KR20220146567A (ko) 전자 디바이스
CN101490472B (zh) 灯座
CN113226737A (zh) 金属纤维强化塑料复合材料
KR20140079395A (ko) 용착체의 제조방법
JP2007204683A (ja) 溶着接合用部材および成形品
JP2021507956A (ja) 熱可塑性複合材料、その調製のための方法、そこから作製した複合構造、及び複合構造の調製のための方法
JP5959681B2 (ja) 熱伝導性射出成形体の製造方法
JP2012149143A (ja) 熱伝導性射出成形体とその製造方法
JP6946727B2 (ja) 複合成形体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant