KR20130060139A - 금속 부품의 제조방법, 및 복합 성형체 - Google Patents

금속 부품의 제조방법, 및 복합 성형체 Download PDF

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KR20130060139A
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타카아키 후쿠이
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포리프라스틱 가부시키가이샤
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Abstract

레이저로 금속 부품의 표면에 조면을 형성하여 금속 부품과 수지 부품과의 밀착성을 향상시키는 기술에 있어서, 금속 부품과 수지 부품과의 밀착성을 더욱 향상시키는 기술을 제공한다. 레이저로 금속 표면에 조면을 나란하게 형성시켜 수지 부품과 접합시키는 금속 부품을 제조하는 방법에 있어서, 이웃하는 조면의 간격과 조면을 형성하는 요철의 깊이를 조정한다. 보다 구체적으로는, 이웃하는 조면의 간격을 250㎛이하로 조정하고, 조면을 형성하는 요철의 깊이를 50㎛이하로 조정한다.

Description

금속 부품의 제조방법, 및 복합 성형체{METHOD FOR MANUFACTURING METALLIC COMPONENT, AND COMPOSITE MOLDED ARTICLE}
본 발명은 수지 부품과 접합되는 금속 부품의 제조방법, 및 이의 제조방법으로 제조된 금속 부품과 수지 부품을 구비하는 복합 성형체에 관한 것이다.
금속이나 합금등의 금속 부품과 열가소성 수지 조성물로 구성되는 수지 부품이 일체화되어 이루어지는 복합 성형체는, 종래부터 계기판(Instrument Panel) 주위의 콘솔 박스 등의 자동차의 내장 부재나 엔진 주위 부품이나, 인테리어 부품, 디지털카메라나 휴대전화 등의 전자기기의 인터페이스 접속부, 전원 단자부 등의 외계(外界)와 접촉하는 부품에 이용되고 있다.
금속 부품과 수지 부품을 일체화하는 방법으로는, 금속 부품측의 접합면에 미소(微小)한 요철을 형성하여 앵커 효과로 접합하는 방법, 접착제나 양면 테이프를 이용하여 접착하는 방법이나, 금속 부품 및/또는 수지 부품에 절곡편이나 돌기 등의 고정 부재를 마련하고, 이 고정 부재를 이용하여 양자를 고착시키는 방법, 나사 등을 이용하여 접합하는 방법 등이 있다. 이 중에서도, 금속 부품에 미소한 요철을 형성하는 방법이나 접착제를 이용하는 방법은 복합 성형체의 설계 자유도의 면에서 유효하다.
특히, 금속 부품의 표면을 가공하여 미소한 요철을 형성하는 방법은, 고가의 접착제를 사용하지 않는다는 점에서 유리하다. 금속 부품의 표면을 가공하여 미소한 요철을 형성하는 방법으로는, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재된 방법을 들 수 있다.
일본 공개특허 2010－167475호 공보
본 발명의 목적은, 레이저로 금속 부품의 표면에 조면을 형성하여 금속 부품과 수지 부품과의 밀착성을 향상시키는 기술에 있어서, 금속 부품과 수지 부품과의 밀착성을 더욱 향상시키는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 레이저로 금속 표면에 조면을 나란하게 형성시켜, 수지 부품과 접합시키는 금속 부품을 제조하는 방법에 있어서, 이웃하는 조면의 간격과 조면을 형성하는 요철의 깊이를 조정하는 것과, 수지 부품과 금속 부품의 밀착성과의 사이에 상관관계가 있음을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이하의 것을 제공한다.
(1) 레이저로 금속 표면에 조면을, 조면이 나란하도록 형성시켜 수지 부품과 접합시키는 금속 부품을 제조하는 방법에 있어서, 이웃하는 조면의 간격이 250㎛이하이고, 상기 조면을 형성하는 요철의 깊이가 50㎛이하인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조방법.
(2) 상기 수지 부품이, 융점＋30℃의 온도에서 측정한, 전단속도 1000/초에서의 용융 점도가 500 Pa·s이하인 열가소성 수지 조성물로 구성되고, 상기 요철의 깊이가 10㎛이상 50㎛이하인 청구항 1에 기재된 금속 부품의 제조방법.
(3) 상기 수지 부품이 폴리페닐렌 설파이드 수지 조성물로 구성되고, 상기 요철의 깊이가 10㎛이상 50㎛이하인 (1) 또는 (2)에 기재된 금속 부품의 제조방법.
(4) 상기 수지 부품이 액정 수지 조성물로 구성되고, 상기 요철의 깊이가 20㎛이상 50㎛이하인 (1) 또는 (2)에 기재된 금속 부품의 제조방법.
(5) 상기 조면을 형성하는 요철의 깊이와, 상기 수지 부품과 상기 금속 부품의 밀착성과의 상관관계를, 상기 깊이를 횡축으로 하고 상기 밀착성을 종축으로 하는 그래프에 나타냈을 때, 상기 밀착성의 극대치의 근방이 되는 조건으로 제조하는 (1)에서 (4)의 어느 하나에 기재된 금속 부품의 제조방법.
(6) (1)에서 (5)의 어느 하나에 기재된 방법으로 제조된 금속 부품과, 상기 조면을 포함하는 상기 금속 부품의 표면의 적어도 일부에 형성되는 수지 부품을 구비하는 복합 성형체.
본 발명의 제조방법에 의해 얻어진 금속 부품은, 수지 부품과 일체화했을 때 수지 부품과의 밀착성이 매우 높아진다.
도 1은, 금속 표면에의 레이저 조사 방법의 구체적인 예를 나타내는 도이다.
도 2는, 금속 표면에 형성되는 요철의 깊이와, 금속 부품과 수지 부품의 밀착성과의 상관관계의 경향을 나타내는 도이다.
도 3은, 실시예에서 사용한 금속 부품을 나타낸 모식도이고, (a)는 평면도이며, (b)는 측면도이다.
도 4는, 복합 성형체의 형상을 모식적으로 나타낸 도이며, (a)는 평면도이고, (b)는 MM단면도이며, (c)는 저면도이다.
도 5는, 복합 성형체를 고정 치구에 배치한 상태를 나타내는 모식도이다.
도 6은, 밀착성의 평가방법을 설명하기 위한 도이다.
도 7은, 평가예 1, 2에서의 금속 부품과 수지 부품의 밀착성과의 상관관계를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되지 않는다.
＜금속 부품의 제조방법＞
본 발명의 제조방법은, 금속 표면에 조면을, 조면이 나란하도록 레이저로 형성한다. 그리고 금속 표면에 조면을 형성하는 조건은, 이웃하는 조면의 간격이 250㎛이하이고, 조면을 형성하는 요철의 깊이가 50㎛이하가 되는 조건으로 조정한다.
먼저, 조면을 형성하기 전의 금속 부품에 대하여 설명한다. 금속 부품을 구성하는 금속재료로는, 알루미늄, 마그네슘, 스테인리스강 등을 예시할 수 있다. 또한, 금속 부품은 금속 합금으로 구성될 수 있다. 또한, 금속재료의 표면에는 양극(陽極) 산화처리 등의 표면 처리나 도장처리가 되어 있을 수 있다.
본 발명에서는, 용도 등에 따라서 원하는 형상으로 성형한 금속 부품을 사용한다. 예를 들면, 원하는 형상의 틀에 용융된 금속 등을 흘려 넣음으로써 원하는 형상의 금속 부품을 얻을 수 있다. 또한 금속 부품을 원하는 형상으로 성형하기 위해서 공작기계 등에 의한 절삭 가공 등을 이용할 수 있다.
상기와 같이 하여 얻은 금속 부품의 표면에, 레이저를 이용하여 조면을 형성한다. 조면을 형성하는 위치나 조면의 범위의 크기는 수지 부품이 형성되는 위치 등을 고려하여 결정된다.
본 발명에서는 레이저를 이용하여 금속 표면에 조면을 형성한다. 구체적으로는, 레이저를 조사하여 금속 표면을 홈가공 및 용융시켜 재응고시키는 조건으로 조면 가공한다. 본 실시 형태에서는 펄스파의 레이저광을 조사하는 경우를 예로 설명하므로, 도1(a)에 기재한 바와 같이 레이저 광은 금속 표면에 조사된다. 레이저가 조사된 부분에 조면이 형성된다. 도1에서 백색 화살표는 레이저의 주사 방향을 나타낸다.
또한, 도1(a)에는 조면을 나란하게 형성하기 위한 레이저의 조사 방법을 나타낸다. 도1(a)에 기재된 조사 방법의 경우, 두 개의 조면이 거의 평행하게 늘어선다. 조면이 늘어서는 방향에서의 펄스의 중심간 거리가, 이웃하는 조면의 간격이다(본 명세서에서는 이웃하는 조면의 간격을 「해칭폭」이라고 하는 경우가 있다). 도1(a)의 경우에는 해칭폭이 일정하며, 본 발명에서는, 해칭폭이 250㎛이하가 되도록 조정된다. 보다 바람직한 해칭폭의 범위는 100㎛이상 250㎛이하이다.
도1(b)에 나타낸 바와 같이, 평행으로 레이저를 조사하지 않아도 된다. 도1(b)의 경우에는, 해칭폭이 일정하지 않으나 해칭폭의 적어도 일부가 250㎛이하이면 된다. 일부라 하더라도 해칭폭이 상기 범위에 있으면, 후술하는 요철의 깊이를 조정하는 것과의 조합으로, 해칭폭이 250㎛이하의 부분에서의 금속 부품과 수지 부품과의 밀착성이 향상되고 전체적으로 금속 부품과 수지 부품과의 밀착성이 향상되기 때문이다. 다만, 상기 밀착성을 매우 우수하게 하기 위해서는, 상기 해칭폭의 최대치가 250㎛이하가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
또한 도1(c)에 나타낸 바와 같이, 레이저광이 직선 형태로 조사되지 않아도 된다. 이 경우에도, 도1(b)의 경우와 마찬가지로 해칭폭이 일정하지 않고 해칭폭의 적어도 일부가 250㎛이하가 되면 된다는 점, 해칭폭의 최대치가 250㎛이하이면 바람직하다는 점은, 도 1(b)의 경우와 동일하다.
또한 조면의 수도 특별히 한정되지 않는다. 조면의 수가 3이상인 경우, 어느 하나의 이웃하는 조면의 해칭폭의 적어도 일부가 250㎛이하이면 된다.
또한 상기와 같이 조면이 나란하게 형성되어 있으면, 도1(d)에 나타낸 바와 같이, 복수의 조면이 교차할 수 있다.
이상과 같이 금속 표면에 레이저광을 조사하는데, 본 발명에서 보다 바람직한 조사 방법은, 도1(e)에 나타낸 바와 같이, 소정의 방향으로 나란하게 형성되는 조면과, 상기 소정의 방향과는 다른 방향으로 늘어선 조면이 교차하도록 레이저광을 조사하는 방법이다. 가장 바람직한 조사 방법은, 상기 교차 각도가 90°가 되는 조사 방법이다. 또한, 레이저광의 스폿지름(도1에 나타낸 바와 같은 레이저광의 조사 범위가 원인 경우의 조사 범위를 나타내는 원의 직경)은, 200㎛이하가 바람직하고, 60~130㎛가 보다 바람직하다.
상기의 조면을 형성할 때, 조면을 형성하는 요철의 깊이가 50㎛이하가 되도록 조정한다. 50㎛이하로 조정하는 방법으로는, 한번 레이저광을 조사한 위치에 이중, 삼중으로 거듭 레이저광을 조사하거나(주사 회수의 조정), 레이저광의 스폿지름을 조정하거나 레이저광의 출력을 조정하거나 레이저광의 주파수를 조정하거나 레이저광의 주사 속도를 조정하거나 함으로써 조정 가능하다. 구체적인 조건에 대해서는, 금속 부품을 구성하는 금속재료의 종류 등에 따라서 다르므로 금속재료의 종류 등에 따라서 적절하게 바람직한 조건을 채용한다.
요철의 깊이란, 레이저 현미경을 이용하여 측정된 값을 채용한다. 또한, 상기한 바와 같이 레이저광이 교차하도록 조사되는 경우가 있으며, 이러한 경우에는 교차하는 부분이 교차되지 않는 부분에 비해, 보다 깊은 요철이 형성된다. 이와 같이 교차하는 부분이 있는 경우에는, 교차하는 부분에 대하여 상기 방법으로 요철의 깊이를 측정한다.
이상과 같이, 본 발명에서는 해칭폭과 조면의 요철 깊이를 특정 범위로 조정한다. 도2는, 금속 표면에 형성되는 요철의 깊이와, 금속 부품과 수지 부품의 밀착성과의 상관관계의 경향을 나타낸다. 도2에 나타낸 바와 같이, 해칭폭이 상기 범위내에 있으면, 요철의 깊이를 횡축으로 하고 금속 부품과 수지 부품의 밀착성을 종축으로 하여, 요철의 깊이와 밀착성과의 상관관계를 나타냈을 때 밀착성은 극대치를 가진다. 도2에 나타낸 바와 같이, 종축의 부(負)의 방향측을 밀착성이 양호하다고 하고, 정(正)의 방향측을 밀착성이 불량하다고 하므로, 아래로 볼록한 곡선 부분의 극값이 밀착성의 극대치가 된다.
밀착성이 높아지는 조건, 즉 금속 표면의 요철을 상기 밀착성이 극대치 근방이 되는 요철의 깊이로 조정하여 금속 부품을 제조하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 요구되는 밀착성을 달성할 수 있는 요철 깊이의 범위(허용 범위)를 결정하고, 그 요철의 깊이 범위가 되도록 금속 표면에 조면을 형성한다. 여기서, 요구되는 밀착성은, 용도 등에 따라서 다르므로 용도 등을 고려하여 결정할 필요가 있다.
또한, 미리 상기 상관관계를 도출하여 바람직한 요철 크기의 범위를 도출할 수 있다. 또한, 바람직한 요철의 범위를 이미 알고 있는 경우에는, 그 범위로 요철의 깊이를 조정하면 된다.
＜복합 성형체의 제조방법＞
본 발명의 복합 성형체는, 이상의 방법으로 제조된 금속 부품을 이용하여 제조된다. 본 발명의 복합 성형체는, 상기 금속 부품과, 금속 부품의 표면의 적어도 일부에 형성되는 수지 부품을 구비한다.
먼저, 수지 부품에 대하여 간단하게 설명한다. 수지 부품을 구성하는 재료로는 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지의 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 조성물을 사용할 수 있다. 열가소성 수지 조성물에는, 열가소성 수지 이외에 미량의 불순물 밖에 포함되지 않는 등, 실질적으로 열가소성 수지로 구성되는 경우도 포함한다.
열가소성 수지로는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴/스티렌수지(AS), 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌수지(ABS), 메타크릴 수지(PMMA), 염화비닐(PVC), 열가소성 수지(범용 엔지니어링 수지)로서는, 예를 들면, 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 초고분자량 폴리에틸렌(UHPE), 폴리부틸렌 테레프타레이트(PBT), GF강화 폴리에틸렌 테레프타레이트(GF－PET), 폴리메틸펜텐(TPX), 폴리카보네이트(PC), 변성 폴리페닐렌 에테르(PPE), 열가소성 수지(슈퍼 엔지니어링 수지)로는, 예를 들면 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리 에테르에테르케톤(PEEK), 액정 수지(LCP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리설폰(PSF), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리아미드이미드(PAI), 열경화성 수지로는, 예를 들면 페놀 수지, 요소수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르, 알키드 수지, 에폭시 수지, 디알릴 프타레이트, 엘라스토머로서는, 열가소성 엘라스토머나 고무, 예를 들면, 스티렌부타디엔계, 폴리올레핀계, 우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 1, 2－폴리부타디엔, 폴리염화비닐계, 아이오노머를 들 수 있다. 또한, 열가소성 수지에 유리 섬유를 첨가한 것이나, 폴리머 알로이 등도 들 수 있다.
또한, 본 발명의 효과를 크게 저해하지 않는 범위에서, 원하는 물성 부여를 위해 상술한 유리 섬유로 대표되는 종래 공지의 각종 무기 유기 충전제, 난연제, 자외선 흡수제, 열안정제, 광안정제, 착색제, 카본 블랙, 이형제, 가소제 등의 첨가제를 함유한 것일 수 있다.
열가소성 수지 중에서, 보다 좋은 밀착성을 얻기 위하여, 열가소성 수지에 종래 공지의 충전제, 첨가제를 첨가한, 융점＋30℃의 온도에서 측정한, 전단속도 1000/초에서의 용융 점도가 500 Pa·s이하인 열가소성 수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 점에서, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리 에테르에테르케톤(PEEK), 액정 수지(LCP) 등은 바람직한 열가소성 수지이며, 특히 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 수지(LCP)가 바람직하게 이용된다.
수지 부품에 포함되는 열가소성 수지의 종류에 따라서, 조면의 요철의 바람직한 깊이가 약간 다르다. 예를 들면, 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용하는 경우에는, 요철의 깊이가 10㎛이상 50㎛이하인 것이 바람직하다. 또한, 액정 수지를 사용하는 경우에는, 요철의 깊이가 20㎛이상 50㎛이하인 것이 바람직하다.
복합 성형체의 제조방법의 구체적인 공정은 특별히 한정되지 않으며, 용융된 열가소성 수지 조성물을 조면의 요철에 주입시킴으로써 수지 부품과 금속 부품을 일체화시키는 것이면 된다.
예를 들면, 조면이 형성된 금속 부품을, 사출 성형용 금형내에 배치하고, 용융 상태의 열가소성 수지 조성물을 사출 성형용 금형내에 사출하여 수지 부품과 금속 부품의 복합 성형체를 제조하는 방법을 들 수 있다. 사출 성형의 조건은 특별히 한정되지 않으며, 열가소성 수지 조성물의 물성 등에 따라서 적절히 바람직한 조건을 설정할 수 있다. 또한, 트랜스퍼 성형, 압축 성형 등을 이용하는 방법도 수지 부품과 금속 부품이 일체화된 복합 성형체를 형성하는 유효한 방법이다.
다른 예로는, 미리 사출 성형법 등의 일반적인 성형 방법으로 수지 부품을 제조하고, 조면이 형성된 금속 부품과 상기 수지 부품을 원하는 접합 위치에서 접촉시키고, 접촉면에 열을 가함으로써 수지 부품의 접촉면 부근을 용융시켜서 수지 부품과 금속 부품과의 복합 성형체를 제조하는 방법을 들 수 있다.
＜복합 성형체＞
본 발명의 복합 성형체는, 상술한 바와 같이, 금속 부품과 수지 부품을 구비한다. 금속 부품의 표면에 형성되는 요철이, 수지 부품과의 밀착성을 높이도록 조정되었기 때문에, 본 발명의 복합 성형체는 수지 부품과 금속 부품과의 밀착성이 강하다.
상술한 바와 같이, 수지 부품과 금속 부품의 밀착성이 우수하기 때문에, 본원 발명의 복합 성형체는 내부를 기밀 상태로 유지할 필요가 있는 용도에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 복합 성형체는 습도나 수분에 의해 악영향을 받기 쉬운 전기 전자 부품 등을 내부에 구비하는 복합 성형체로서 적합하다. 특히, 높은 레벨의 방수가 요구되는 분야, 예를 들면, 강, 풀장, 스키장, 욕실 등에서의 사용이 상정되는, 수분이나 습기의 침입이 고장으로 이어지는 전기 또는 전자기기용의 부품으로서 이용하는 것이 적합하다. 예를 들면, 내부에 수지제의 보스(boss)나 지지부재 등을 구비한 전기 전자기기용 케이스로서 유용하다. 여기서, 전기 전자기기용 케이스로서는 휴대전화 외에, 카메라, 비디오 일체형 카메라, 디지털카메라 등의 휴대용 영상 전자기기의 케이스, 노트북 컴퓨터, 포켓 컴퓨터, 계산기, 전자수첩, PDC, PHS, 휴대전화 등의 휴대용 정보 혹은 통신 단말의 케이스, MD, 카셋트 헤드폰 스테레오, 라디오 등의 휴대용 음향 전자기기의 케이스, 액정 TV 모니터, 전화, 팩시밀리, 핸드 스캐너 등의 가정용 전화(電化) 기기의 케이스 등을 들 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
＜재료＞
금속 부품：인청동에 막두께 2㎛의 금 도금을 한 금속 부품
열가소성 수지 조성물 1：폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS)(폴리플라스틱스사 제품, 「포트론 1140 V1」)
수지의 융점；280℃, 융점＋30℃, 전단속도 1000/초의 용융 점도；452 Pa·s
열가소성 수지 조성물 2：액정 수지(LCP)(폴리플라스틱스사 제품, 「벡트라 S475」)
수지의 융점；352℃, 융점＋30℃, 전단속도 1000/초의 용융 점도；28 Pa·s
실시예에서 사용한 금속 부품은, 도 3에 나타낸 형상을 가진다. 도 3(a)에는 평면도를 나타냈고, 도 3(b)에는 측면도를 나타냈다. 도 3(a)에서 사선은 조면이 형성되는 부분을 나타낸다.
＜평가예 1＞
평가예 1로서, 이하에 나타낸 바와 같이, 금속 부품의 제조, 복합 성형체의 제조, 및 금속 부품과 수지 부품과의 밀착성 평가를 실시하였다.
［조면 형성］
조면 형성에는, Cobra, Electrox사 제품｛레이저 타입：계속파/Qswich 부착 Nd：YAG, 발진 파장：1.064㎛, 최대정격출력：20W(평균)｝을 이용하였다. 레이저광의 스폿지름은 130㎛로 조정하였다.
금속 부품 표면의 수지 부품과 접합되는 부분에, 소정 방향으로 평행하게 늘어선 복수의 조면과, 상기 소정 방향에 대하여 90°회전한 방향에 평행하게 늘어선 복수의 조면을 교차시켜 망목(網目) 형태가 되도록 조면을 형성하였다. 또한, 교차한 부분의 요철의 깊이를 레이저 현미경(주식회사 키엔스사 제품, 「VK－9510」)을 이용하여 측정하였다. 조면 형성 조건의 하나인 해칭폭과 요철의 깊이와의 관계를 표 1에 나타내었다. 조면이 형성되는 부분이란, 도 3(a)에 나타낸 사선 부분이다.
[표 1]
Figure pat00001
［복합 성형체의 제조］
상기와 같이 하여 조면을 형성한 금속 부품을 사출 성형용의 금형내에 배치하고, 수직형사출(竪型射出) 성형기：소딕　TR－40 VR을 이용하고, 열가소성 수지 조성물을 이하의 조건으로 금형내에 사출하여 복합 성형체를 제조하였다. 복합 성형체의 형상은 도 4에 나타내었다. 도 4(a)는 평면도이고, 도 4(b)는 MM단면도이며, 도 4(c)는 저면도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 복합 성형체의 표면에는 6개의 오목부가 존재한다.
[표 2]
Figure pat00002
［기밀성 평가］
밀착성 평가로서 이하의 기밀성 평가를 실시하였다.
평가에는, 주식회사 코스모계기 제품 DP게이지 MODEL　DP－330 BA미차압계를 사용하였다(정밀도±0.03 kPa, 차압 레인지 100 kPa). 구체적인 평가방법은 이하와 같다. 먼저, 상하 두 개 파트로 나누어진 고정 치구의 내부 공간에, 도5에 나타낸 바와 같이 복합 성형체를 배치하였다. 이어서, 이 샘플을 평가 장치에 접속시켰다. 평가 장치 전체의 개략도를 도6에 나타낸다. 차압계, 샘플, 블랭크를 도6에 나타낸 배치로 튜브를 이용하여 접속시켰다. 또한, 고정 치구에서는 위쪽 파트에 튜브가 접속되어 있다. 이 튜브로부터 공기가 고정 치구내로 보내지고 6개의 오목부에 압력이 가해지게 되어 있다. 그리고 오목부의 바닥의 수지 부품과 금속 부품의 경계에서 수지 부품과 금속 부품의 접합부가 벗겨지면, 고정 치구의 아래쪽으로 공기가 새도록 되어 있다. 또한, 블랭크란 수지 부품과 금속 부품의 접합이 유지되고 있는 상태에서 상기 오목부에 걸리는 압력을 확인하기 위한 것이다. 수지 부품과 금속 부품의 접합부에 틈이 생기면 블랭크에 걸리는 압력과 샘플에 걸리는 압력 사이에 차가 발생되므로, 본 평가로 수지 부품과 금속 부품과의 밀착 상태를 평가할 수 있다.
콕 1을 닫고, 콕 2, 3을 열어 공기를 장치내에 유입시켜 계 전체의 압력이 450kPa가 될 때까지 가압하였다. 다음에, 콕 2, 3을 닫고, 이들을 닫은 시점을 0분으로 하여 30초 후, 1분 후, 2분 후, 3분 후, 4분 후, 5분 후의, 고정 치구내의 압력 변화량을 차압계로 측정하였다. 평가 환경은 23℃, 50 RH%이다.
3분 후의 압력 변화량과 5분 후의 압력 변화량의 차로부터, 공기가 금속 부품과 수지 부품 사이에서 누출되는 속도인 누출 속도를 도출하였다. 이 누출 속도를 금속 부품과 수지 부품의 밀착성의 지표로서 이용하였다. 또한, 평가에는 동일 조건으로 제조한 다른 샘플 3개의 누출 속도의 평균을 이용하였다.
요철의 깊이와 누출 속도와의 관계를 표 3에 정리하였다. 또한, 요철의 깊이를 횡축, 누출 속도를 종축으로 하여 상기 깊이와 상기 누출 속도와의 상관관계를 도7에 나타내었다. 3개의 샘플은 거의 동일한 거동을 나타낸다(표의 수치는 평균치이다).
[표 3]
Figure pat00003
＜평가예 2＞
사용하는 열가소성 수지 조성물을, 열가소성 수지 조성물 1(PPS)에서 열가소성 수지 조성물 2(LCP)로 변경하고, 동일한 평가를 실시하였다.
금속 부품에 대해서는, 평가예 1에서 설명한 것과 동일한 것을 사용하므로, 그 설명을 생략한다.
［복합 성형체의 제조］
평가예 1과 동일한 방법으로 복합 성형체를 제조하였다. 복합 성형체를 제조할 때의 제조 조건은 이하의 표 4와 같다.
[표 4]
Figure pat00004
［기밀성의 평가］
평가예 1과 동일한 방법으로 기밀성 평가를 실시하였다. 요철의 깊이와 누출 속도와의 관계를 표 5에 정리하였다. 또한, 요철의 깊이를 횡축, 누출 속도를 종축으로 하여 상기 깊이와 상기 누출 속도와의 상관관계를 도 4에 나타내었다. 3개의 샘플은 거의 동일한 거동을 나타낸다(표의 수치는 평균치이다).
[표 5]
Figure pat00005
평가예 1 및 평가예 2의 결과로부터, 누출 속도와 요철 깊이와의 상관관계를 확인할 수 있다. 즉, 밀착성과 요철 깊이간에는 상관관계가 있다고 말할 수 있다. 그리고, 요철의 깊이가 50㎛이하인 범위에서 최적의 조건을 결정하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.
＜평가예 3＞
금속에 조면을 형성할 때의 조건을, 이하의 요철의 깊이가 되는 조건으로 변경한 이외는, 평가예 1에 기재된 방법과 동일한 방법으로 금속 부품을 제조하였다. 또한, 조면의 요철 깊이도 동일한 방법으로 측정하여 표 6에 나타내었다.
[표 6]
Figure pat00006
［복합 성형체의 제조］
PPS를 사용하여 표 2에 나타낸 조건으로, 조건 7~조건 12의 금속 부품을 사용하여 복합 성형체를 제조하였다. 또한, LCP를 사용하여 표 4에 나타낸 조건으로, 조건 10~조건 12의 금속 부품을 사용하여 복합 성형체를 제조하였다.
［기밀성 평가］
평가예 1과 동일한 방법으로 기밀성 평가를 실시하였다. 먼저, PPS를 이용한 샘플에 대하여, 조건 7~조건 9의 금속 부품을 이용한 경우의 평가는, 동일한 샘플을 두 개 준비하고, 각각에 대하여 기밀성 평가를 실시하였다. 결과를 표 7에 나타내었다.
[표 7]
Figure pat00007
두 개 샘플에 대한 누출 속도와 요철 깊이와의 상관관계는, 동일하다. 또한, 해칭폭이 120㎛의 경우의 상기 상관관계와도 동일한 경향을 나타낸다.
이어서, PPS를 이용한 샘플에 대하여, 조건 10~조건 12의 금속 부품을 이용한 경우의 평가는, 동일한 샘플을 세 개 준비하고 각각에 대하여 기밀성 평가를 실시하였다. 결과를 표 8에 나타내었다.
[표 8]
Figure pat00008
이어서, LCP를 이용한 샘플에 대하여, 조건 10~조건 12의 금속 부품을 이용한 경우의 평가는, 동일한 샘플을 두 개 준비하고 각각에 대하여 기밀성 평가를 실시하였다. 결과를 표 9에 나타내었다.
[표 9]
Figure pat00009
해칭폭이 커지면, 누출 속도와 요철 깊이 사이에 상관관계를 찾아볼 수 없음이 확인되었다. 즉, 기밀성과 요철 깊이 사이에 상관관계를 찾아볼 수 없다.

Claims (6)

  1. 레이저로 금속 표면에 조면을, 조면이 나란하도록 형성시켜서 수지 부품과 접합시키는 금속 부품을 제조하는 방법에 있어서,
    이웃하는 조면의 간격이 250㎛이하이고,
    상기 조면을 형성하는 요철의 깊이가 50㎛이하인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 부품이, 융점＋30℃의 온도에서 측정한, 전단속도 1000/초에서의 용융 점도가 500 Pa·s이하인 열가소성 수지 조성물로 구성되고, 상기 요철의 깊이가 10㎛이상 50㎛이하인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수지 부품이 폴리페닐렌 설파이드 수지 조성물로 구성되고,
    상기 요철의 깊이가, 10㎛이상 50㎛이하인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수지 부품이 액정 수지 조성물로 구성되고,
    상기 요철의 깊이가, 20㎛이상 50㎛이하인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 조면을 형성하는 요철의 깊이와, 상기 수지 부품과 상기 금속 부품의 밀착성과의 상관관계를, 상기 깊이를 횡축으로 하고 상기 밀착성을 종축으로 하는 그래프에 나타냈을 때, 상기 밀착성의 극대치의 근방이 되는 조건으로 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 방법으로 제조된 금속 부품과,
    상기 조면을 포함하는 상기 금속 부품의 표면의 적어도 일부에 형성되는 수지 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 성형체.
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