KR20150024834A

KR20150024834A - 두 플라스틱 부재를 연결하여 하나의 부품을 제공하는 방법

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Publication number: KR20150024834A
Application number: KR20147034934A
Authority: KR
Inventors: 지스브레흐트 야코부스 마리아 하브라켄; 마노란잔 프루스티; 알리레자 탈레블루; 안드레아스 울니; 안드레아스 라드케; 외르그 슈노르; 올리버 게이거; 사미어 날라바데; 토비아스 페퍼코른
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2015-03-09
Also published as: WO2013178544A1; BR112014029902B1; KR102080206B1; EP2669076A1; JP2015523240A; BR112014029902A2; EP2855129A1; JP6223435B2; CN104507663A

Abstract

본 발명은, 제2 플라스틱 부재가 몰딩 공정(molding process) 또는 형성 공정(forming process)에서 몰딩 온(molding-on)에 의해 제1 플라스틱 부재에 연결되는, 두 플라스틱 부재를 연결하여 하나의 부품을 제공하는 방법으로서,
(a) 제1 플라스틱 부재를 몰드 내로 삽입하는 단계로서, 제1 플라스틱 부재는 하나 이상의 열가소성 물질을 매트릭스 물질로서 포함하는 것인 단계,
(b) 제2 플라스틱 부재를 몰딩하기 위해 몰드 내로 플라스틱 몰딩 조성물을 도입하는 단계로서, 플라스틱 몰딩 조성물은 반응성 기를 갖는 하나 이상의 열가소성 물질, 또는 하나 이상의 열가소성 물질과 제1 플라스틱 부재의 열가소성 물질의 반응성 기와 화학적으로 반응하는 반응성 기를 갖는 물질로 구성된 하나의 혼합물을 포함하는 것인 단계
를 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

두 플라스틱 부재를 연결하여 하나의 부품을 제공하는 방법{METHOD FOR JOINING TWO PLASTICS ELEMENTS TO FORM A SINGLE COMPONENT}

본 발명은 두 플라스틱 부재를 연결하여 하나의 부품을 제공하는 방법으로서, 제1 단계에서, 제1 플라스틱 부품을 몰드 내로 삽입하고, 제2 단계에서 제2 플라스틱 부재를 형성하기 위해 몰드 내로 플라스틱 몰딩 조성물을 도입하는 방법에 관한 것이다.

상응하는 방법들이, 예를 들면, 섬유-강화 폴리머로부터 제조된 플라스틱 부품 상에 이의 강화를 위해 립(rib)을 사출하려는 경우에 이용된다. 상응하는 방법들의 또 다른 용도에서, 제2 폴리머 조성물은, 예를 들어 표면 특성에 영향을 주고자 하는 목적으로, 강화 폴리머 물질로 구성된 모구조의 몰드 내 코팅에 사용된다.

제1 플라스틱 부재와 제2 플라스틱 부재의 플라스틱 몰딩 조성물 사이의 우수한 연결을 수득하기 위하여, 제1 플라스틱 부재는 보통 예비 가열된다. 여기서 예비 가열은 몰드 내로의 삽입 전에 또는 대안적으로 몰드 내에서, 추가 가열 시스템, 예를 들어 적외선 소스를 통해 수행될 수 있다. 예비 가열은 바람직하게는 제1 플라스틱 부재를 연질화하고, 임의로 표면에서 초기 용융(incipient melting)을 일으킨다. 연질화된 제1 플라스틱 부재의 변형을 방지하기 위하여, 제1 플라스틱 부재는 보통 몰드 내에서 가열된다. 제1 플라스틱 부재의 예비 가열 및 임의 초기 용융으로 인해, 제1 플라스틱 부재의 폴리머 및 제2 플라스틱 부재의 폴리머는 용접되며, 견고한 연결이 생성된다.

충분한 강도가 수득될 수 있도록, 특히 제2 플라스틱 부재가 제1 플라스틱 부재로 구성된 부품을 강화하도록 의도된 립을 포함하는 경우, 제1 플라스틱 몰딩의 용융이 충분한 깊이로 진행되어, 안정한 용접된 연결이 생성되도록 하는 것이 필요하다. 몰드 내 제1 플라스틱 부재의 가열로 인해, 몰드로부터 부품을 꺼낼 수 있기 전에 필요한 주기 시간(cycle time)이 길며, 이는 부품이 치수적으로 안정한 정도로 플라스틱 부재의 폴리머와 제2 플라스틱 부재의 폴리머가 고형화되기까지는 꺼내는 것이 가능하지 않기 때문이다. 이를 달성하기 위해 몰드는 보통 냉각된다.

유기 패널(organopanel)로 공지된, 연속 필라멘트 섬유에 의해 강화된 시트형 플라스틱 부분들의 융합, 및 주위 물질의 사출은, 예를 들면 문헌[Marco Wacker et al., "Schweißen und Umspritzen von Organoblechen", KU Kunststoffe, Carl Hanser Verlag, Muenchen, Jahrgang 92 (2002), 6]에 기술되어 있다. 몰드 내 코팅은 유기 패널에 기능성 부재를 부착시키도록 사용될 수 있다. 이를 위해, 유기 패널은 몰드 내로의 삽입 전에 예비 가열되고 이후 제2 폴리머로 몰드 내 코팅된다. 그러나, 이는 필요한 높은 몰드(high mold) 및 주기 시간으로 인해 상기 기술된 단점들을 야기한다.

따라서 본 발명의 목적은 두 플라스틱 부재를 연결할 수 있고 플라스틱 부재들의 안정한 연결을 제공하며 보다 짧은 생산 주기 시간을 제공할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 제2 플라스틱 부재가 몰딩 공정(molding process) 또는 형성 공정(forming process)에서 몰딩 온(molding-on)에 의해 제1 플라스틱 부재에 연결되는, 두 플라스틱 부재를 연결하여 하나의 부품을 제공하는 방법으로서,

(a) 제1 플라스틱 부재를 몰드 내로 삽입하는 단계로서, 제1 플라스틱 부재는 하나 이상의 열가소성 물질을 매트릭스 물질로서 포함하는 것인 단계,

(b) 제2 플라스틱 부재를 몰딩하기 위해 몰드 내로 플라스틱 몰딩 조성물을 도입하는 단계로서, 플라스틱 몰딩 조성물은 반응성 기를 갖는 하나 이상의 열가소성 물질, 또는 하나 이상의 열가소성 물질과 제1 플라스틱 부재의 열가소성 물질의 반응성 기와 화학적으로 반응하는 반응성 기를 갖는 물질로 구성된 하나의 혼합물을 포함하는 것인 단계

를 포함하는 방법을 통해 달성된다.

본 발명의 목적을 위하여, "몰딩 온"은 제1 플라스틱 부재의 부분 상의 플라스틱 부재의 부분적인 몰딩 온뿐만 아니라 또한 제1 플라스틱 부재의 완전한 또는 부분적인 폐쇄(closure)를 의미한다.

몰딩 공정의 예로는 사출 몰딩(injection molding) 및 플로우 몰딩(flow molding)이 있으며, 형성 공정의 예로는 열 형성(thermoforming) 및 가압 형성(pressure forming)이 있다.

제1 플라스틱 부재와 제2 플라스틱 부재 사이의 안정한 연결은, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물에 포함된 반응성 기의 제1 플라스틱 부재의 매트릭스 물질의 열가소성 물질의 반응성 기와의, 예를 들어 매트릭스 물질로서 사용되는 폴리아미드의 아미노 기와의 화학 반응을 통해 달성된다. 또 다른 장점은 제1 플라스틱 부재에 필요한 초기 용융의 정도가 두 플라스틱 부재의 용접 중에서보다 낮다는 점이다. 따라서 본 방법은 보다 낮은 가공 온도에서 제1 플라스틱 부재를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서 예를 들어 몰드에 대해 보다 낮은 온도를 선택하는 것이 가능하다. 대안으로서, 또 다른 가능성은 제1 플라스틱 부재가 몰드 내로 삽입되기 전에 보다 적은 정도로 가열되는 것이다. 이는 또한 주기 시간의 감소를 가능하게 한다.

한 바람직한 실시양태에서, 제1 플라스틱 부재는 섬유-강화 시트형 플라스틱 부분이다. 섬유 강화 시트형 플라스틱 부분의 강화를 위한 섬유는 단섬유, 장섬유, 또는 연속 필라멘트 섬유일 수 있다. 제1 플라스틱 부재의 강화를 위한 섬유는 연속 필라멘트 섬유인 것이 바람직하다.

연속 필라멘트 섬유가 제1 플라스틱 부재의 강화를 위해 사용되는 경우, 상기 섬유는 드로운 루프(drawn-loop) 편물의 형태, 직물 형태, 또는 단방향 또는 양방향 플라이(ply)의 형태로 서로 평행한 배향을 가질 수 있다. 또 다른 가능성은 부직물 또는 펠트의 형태인 섬유의 배열이다. 그러나, 강화를 위해 텍스타일 시트형 구조물의 형태인 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 각 섬유를 개별적으로 혼교(interweave)하거나 개별 섬유 다발(bundle)들을 서로 혼교하는 것이 가능하다. 강화를 위해 사용될 수 있는 적합한 섬유의 예로는 유기 섬유, 광물 섬유로부터 유래된 무기 섬유, 및 또한 이들의 임의 소정 조합이 있다. 적합한 섬유의 예로는 합성 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 광물 섬유, 예컨대 현무암 섬유, 및 금속 섬유, 예컨대 강섬유 또는 구리 섬유, 및 또한 이들의 임의 조합이 있다.

섬유 강화된 제1 플라스틱 부분을 제조하기 위해, 섬유는, 직물 또는 편물의 형태를 취하는 정도로, 매트릭스 물질로서의 열가소성 물질에 함침된다. 제조 방법은 예를 들어 섬유를 사용하는 함침 또는 포매(embedding)를 위한 용융물의 형태로 열가소성 물질을 사용한다. 대안으로서, 또 다른 가능성은 열가소성 물질을 제조하기 위한 모노머로 섬유를 함침시킨 후, 예를 들어, 모노머의 중합을 유도하는 반응을 일으키도록 가열을 사용하는 것이다. 시트형 제1 플라스틱 부재를 제조하는 것에 대한 또 다른 가능성은, 제1 플라스틱 부재를 제조하기 위한, 섬유의 폴리머 호일을 사용하는 분말 함침(powder impregnation) 또는 라미네이션(lamination), 및 이후 폴리머 호일의 용융 및 압착이다.

이 유형의 평평한 시트형 플라스틱 부분은 또한 일반적으로 유기 패널로 지칭된다.

제1 플라스틱 부재를 위한 매트릭스 물질로서 및 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물로서 적합한 열가소성 물질의 예로는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 폴리비닐 폴리머, 예컨대 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐 락탐 또는 폴리비닐아민, 스티렌 폴리머, 예컨대 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, (메트)아크릴산의 폴리머, 예컨대 폴리아크릴산, 폴리(메트) 아크릴산 에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리카보네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리이미드, 폴리퀴녹살린, 폴리퀴놀린, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리우레탄, 예컨대 폴리이소시아네이트, 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올이 있다.

폴리아미드가 제1 플라스틱 부재를 위한 매트릭스 물질로서 특히 바람직하다. 적합한 폴리아미드는 예를 들어 모노머 단위로서 락탐 X, 디아민 Y, 디카르복실산 Z 또는 이들의 혼합물로 구성된다.

폴리아미드를 제조하기 위한 모노머 단위로서 사용될 수 있는 락탐 X는 바람직하게는 6 내지 12개의 환원(ring member)을 포함한다. 적합한 예로는 발레로락탐, 카프로락탐, 오에난테 락탐(oenanthe lactam), 카프릴 락탐 또는 라우릴 락탐이 있다. 락탐뿐만 아니라 또한 개방형 락탐(opened lactam)으로부터 유래되는 아미노산이 적합하다. 카프로락탐이 락탐으로서 특히 바람직하다.

모노머 단위로서 사용될 수 있는 디아민 Y는 화학식 H₂N-R¹-NH₂의 것으로, 상기 식에서 R¹은 1,3- 또는 1,4-페닐렌 또는 4 내지 38개의 탄소 원자, 특히 4 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬렌이며, 이는 시클로알킬렌을 포함할 수 있다. 적합한 디아민으로는 예를 들어 1,4-디아미노 부탄, 1,5-펜탄 디아민, 메틸 펜탄 디아민, 헥사메틸렌 디아민, 옥타메틸렌 디아민, 노난 디아민, 데카메틸렌 디아민, 운데칸 디아민, 도데칸 디아민, 1,3-페닐렌 디아민, 1,4-페닐렌 디아민, 4,4'-디아미노 디시클로헥실 메탄, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노 디시클로헥실 메탄, 2,2,4-트리메틸 헥사메틸렌 디아민 및 크실릴렌 디아민이 있다.

적합한 디카르복실산 Z는 화학식 HOOC-R²-COOH의 것으로, 상기 식에서 R²은 1,3- 또는 1,4-페닐렌 또는 4 내지 38개의 탄소 원자, 특히 4 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬렌이며, 이는 시클로알킬렌을 포함할 수 있다. 적합한 디카르복실산으로는 예를 들어 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 수베르산, 도데칸디오산(dodecandioic acid), 테레프탈산, 이소프탈산 또는 나프탈렌산(napthalenic acid)이 있다. 아디프산, 도데칸디오산, 테레프탈산 및 이소프탈산이 특히 바람직하다.

폴리아미드는 예를 들어 하기 조합의 단량체로 이루어질 수 있다: X, Y.Z, X/Y.Z, Y.Z/X, X/Y.Z/Y.Z, Y.Z/Y.Z 및 Y.Z/Y.Z/Y.Z. 적합한 폴리아미드는 예를 들어 PA6, PA12, PA4.6, PA66, PA6.10, PA6.12, PA10.10, PA12.12, PA13.13, PA6.T, PA9.T, PA MXD.6, PA6/6.6, PA6/6.T, PA6.I/6.T, PA6/6.6/6.10이다. 나일론-6, 나일론-6,6, 나일론-4,6, 나일론-6,10, 나일론-6,T 코폴리아미드, 및 나일론 6/6,6가 특히 바람직하다.

제1 플라스틱 부재의 특성을 조정하기 위하여, 매트릭스 물질로서 사용된 열가소성 물질은 또한 첨가제를 포함할 수 있다. 이의 예로는 UV 안정화제, 윤활제, 조핵제, 염료, 가소제, 또는 당업자에게 공지되고 열가소성 물질의 특성을 조정하기 위해 사용되는 임의 다른 첨가제가 있다.

한 바람직한 실시양태에서, 매트릭스 물질로서 사용된 열가소성 물질은 각각 화합물의 총 중량을 기준으로 0 내지 2 중량%의 UV 안정화제, 0 내지 1 중량%의 윤활제, 및 0 내지 1 중량%의 조핵제를 포함한다.

제1 플라스틱 부분을 위해 사용되는 열가소성 물질이 20 mmol/kg 초과의 말단 아미노 기를 갖는 폴리아미드를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 말단 1차 아미노 기의 수가 25 mmol/kg 초과인 것이 보다 바람직하다. 모노머 중 말단 카르복실산 기에 대한 말단 아미노 기의 적절한 비율을 사용함으로써 제조 공정 중에 말단 1차 아미노 기의 수가 조정될 수 있다. 이러한 말단 1차 아미노 기의 구체적인 수는 제1 플라스틱 부분의 내열성 및/또는 내가수분해성을 증가시킨다.

말단 아미노 기는 지시제의 존재 하에 폴리아미드 용액의 적정을 사용하여 측정될 수 있다. 이를 위해, 폴리아미드는 가열되면서 페놀과 메탄올의 혼합물(예를 들어 75 중량% 페놀 및 25 중량% 메탄올)에 용해된다. 혼합물은 예를 들어 폴리머가 용해되기까지 비등점에서의 환류가 유지될 수 있다. 적합한 지시제 또는 지시제 혼합물, 예를 들어 벤질 오렌지 및 메틸렌 블루의 메탄올 용액이 냉각된 용액과 혼합된 후, 색상 변화가 발생할 때까지 글리콜 중 메탄올 함유 과염소산 용액으로 적정된다. 말단 아미노 기의 농도는 사용된 과염소산의 양으로부터 계산된다.

말단 1차 아미노 기를 측정하기 위한 다른 적합한 방법은 예를 들면 WO 2008/022910에 기술되어 있다.

부품은 제1 플라스틱 부재를 몰드 내로 삽입시킴으로써 제조된다. 예를 들어, 특히 시트형 플라스틱 부재가 수반되는 경우, 여기서 제1 몰드에, 제1 플라스틱 부재를 예비 몰딩한 후, 결과로 생성된 프리폼(preform)을 몰드 내로 삽입하는 것이 가능하다. 대안으로써, 또 다른 가능성은, 시트형 플라스틱 부재를 몰드 내로 삽입한 후, 이를 몰드 내에서 직접적으로 형성 공정으로 처리하는 것이다. 그러나, 제1 플라스틱 부재를 예비 몰딩한 후, 프리폼을 몰드 내로 삽입하는 것이 바람직하다. 또 다른 가능성은, 제1 플라스틱 부재를 몰드 내로의 삽입 전에 가열하는 것이며, 또는, 대안으로서, 몰드에서 제1 플라스틱 부재를 가열하는 것이다. 여기서 선택된 온도는, 제1 플라스틱 부재가 상호간의 용융을 통해 제2 플라스틱 부재의 플라스틱 몰딩 조성물로 용접되는 경우 필요할 온도보다 더 낮을 수 있다. 특히, 제1 플라스틱 부재를 예비 가열한 후, 예비 가열된 제1 플라스틱 부재를 몰드 내로 삽입하는 것이 바람직하다.

몰드의 온도는 바람직하게는 40 내지 210℃의 범위 내, 특히 80 내지 120℃의 범위 내이다. 몰드 내로의 삽입 전에, 제1 플라스틱 부재는 바람직하게는 30 내지 190℃의 범위 내, 특히 120 내지 170℃의 범위 내의 온도로 가열된다.

제1 플라스틱 부재의 삽입 후에, 플라스틱 몰딩 조성물은 제2 플라스틱 부재의 몰딩을 위해 몰드 내로 도입된다. 여기서 플라스틱 몰딩 조성물을 소정 위치에서 제1 플라스틱 부재 상에 국소적으로 몰딩하거나, 또는 대안적으로서, 제1 플라스틱 부재를 플라스틱 조성물로 완전 또는 어느 정도로 둘러싸는 것이 가능하다. 제1 플라스틱 부재가 완전 또는 어느 정도로 둘러싸이는 경우, 또 다른 가능성은 기능성 부재가 또한 제2 몰딩 조성물로부터 형성되는 것이다. 적합한 기능성 부재의 예로는 강화 부재, 예컨대 립이 있다.

기능성 부재, 예컨대 립의 형성은 제1 플라스틱 부재를 추가로 강화할 수 있다. 따라서 결과로 생성된 부품은, 예를 들면, 보다 높은 강도 및 강성도를 가진다.

본 발명의 방법은, 추가 립을 통해 강도를 증가시키는 것과 같이 특성을 향상시킬 수 있을뿐만 아니라, 또한 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물로 구성된 얇은 층이 제1 플라스틱 부재 위로 흐른다는 점에서와 같이 표면 특성을 변화시킬 수 있다. 따라서 예를 들면 보다 우수한 광학적 특성을 갖는 표면을 생성하는 것이 가능하다.

본 발명에서, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물은 반응성 기를 갖는 열가소성 물질, 또는 하나 이상의 열가소성 물질과 제1 플라스틱 부재의 열가소성 물질의 반응성 기와 화학적으로 반응하는 반응성 기를 갖는 물질로 구성된 하나의 혼합물을 포함한다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물을 위한 열가소성 물질로서 폴리아미드를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물을 위한 혼합물에 포함된 열가소성 물질은 제1 플라스틱 부재의 매트릭스 물질을 형성하는 열가소성 물질과 동일할 수 있다. 그러나, 대안으로서, 상이한 열가소성 물질을 사용하는 것이 또한 가능하다. 플라스틱 몰딩 조성물을 위해 상이한 열가소성 물질로 구성된 혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다.

제1 플라스틱 부재를 위한 매트릭스 물질을 위한 열가소성 물질로서 폴리아미드가 사용되는 경우, 폴리아미드가 마찬가지로 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물을 위한 열가소성 물질로서 사용되는 것이 유리하다. 여기서 매트릭스 물질을 위한 폴리아미드는 바람직하게는 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물을 위한 폴리아미드와 동일하다. 그러나, 대안으로서, 상이한 폴리아미드 또는 폴리아미드 혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 보다 우수한 광학 특성을 갖는 표면을 생성하기 위해, 플라스틱 몰딩 조성물이 낮은 결정화도를 갖는 폴리아미드를 적어도 어느 정도로 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이로써 보다 평활한 표면이 달성된다. 비교적 낮은 결정화도를 갖는 적합한 폴리아미드의 예로는 PA 6/6.6이 있다. 이것은 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물에 단독으로 또는 다른 폴리아미드와의 임의 소정 혼합물로 포함될 수 있다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물은 이의 특성을 조정하기 위해 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 적절한 첨가제의 예로는 충격 개질제, 윤활제, 열 안정화제, UV 안정화제, 충전제 및 강화를 위한 섬유가 있다.

사용되는 충격 개질제의 예로는 에스테르-작용화 올레핀이 있다. 충격 개질제의 비율은 화합물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0 내지 10 중량%의 범위 내이다.

사용되는 윤활제, 열 안정화제, UV 안정화제는 당업자에게 공지된 임의 소정 물질을 포함할 수 있다. 제2 플라스틱 부재를 제조하기 위한 플라스틱 몰딩 조성물이, 각각 화합물의 총 중량을 기준으로, 0 내지 1 중량%의 윤활제, 0 내지 4 중량%의 열 안정화제 및 0 내지 2 중량%의 UV 안정화제를 포함하는 것이 바람직하다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물은 추가로 또한 강화제를 포함할 수 있다. 적합한 강화제의 예로는 섬유, 바람직하게는 단섬유 또는 장섬유가 있다. 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물 중 섬유의 비율은 플라스틱 몰딩 조성물의 전체를 기준으로 바람직하게는 10 내지 50 중량%의 범위 내이다.

사용될 수 있는 섬유는 유기 섬유, 무기 섬유, 또는 광물 섬유, 및 또한 이들의 임의 소정 조합을 포함한다. 적합한 섬유의 예로는 유리 섬유, 탄소 섬유, 합성 섬유, 아라미드 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 광물 섬유, 예컨대 현무암 섬유, 금속 섬유, 예컨대 강섬유 또는 구리 섬유, 및 붕소 섬유가 있다. 탄소 섬유 및 유리 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 유리 단섬유를 사용하는 것이 매우 특히 바람직하다.

폴리아미드가 제1 플라스틱 부재를 위한 매트릭스 물질로서 사용되는 경우, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물에 포함되고 반응성 기를 갖는 물질은 바람직하게는 말레산 무수물, 에폭시드, 에스테르, 이소시아네이트, 옥사졸린, 옥사지논, 이 성분들 중 2 이상으로 된 혼합물, 또는 이 성분들 중 하나 이상으로 이루어진 폴리머 또는 올리고머로부터 선택된 것이다. 몰드 내로의 도입 중에, 상기 물질의 반응성 기는 제1 플라스틱 부재의 폴리아미드의 말단 1차 아미노 기와 반응한다.

폴리아미드의 다른 아미노 기 또는 카르복실산 기와의 반응이 또한 일어날 수 있다. 그러나, 반응성 기를 갖는 물질의 반응성 기와 반응하는 말단 1차 아미노 기를 갖는 폴리아미드를 사용하는 것이 바람직하다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물 중 반응성 기를 갖는 물질의 비율은 화합물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0 내지 5 중량%의 범위 내이다.

반응성 기를 갖는 물질로서 말레산 무수물이 사용되는 경우, 모노머 말레산 무수물 또는 스티렌-말레산 무수물 코폴리머가 특히 바람직하다. 적합한 스티렌-말레산 무수물 코폴리머의 몰질량은 1000 내지 200,000 g/mol의 범위 내이다. 코폴리머는 스티렌-말레산 무수물 코폴리머의 모노머 단위를 기준으로 바람직하게는 5 내지 50 몰%의 말레산 무수물을 포함한다. 반응성 기를 갖는 물질로서 스티렌-말레산 무수물 코폴리머를 사용하는 플라스틱 몰딩 조성물의 제조 중에, 5 내지 50%의 말레산 무수물 기가 일반적으로 플라스틱 몰딩 조성물의 폴리아미드의 이용 가능한 말단 아미노 기와 반응하여 제2 플라스틱 몰딩을 형성한다.

에폭시드가 사용되는 경우, 스티렌-글리시딜 (메트)아크릴레이트 코폴리머가 특히 바람직하다. 이의 몰질량은 바람직하게는 1000 내지 200,000 g/mol의 범위 내이다. 스티렌-글리시딜 (메트)아크릴레이트 코폴리머는 스티렌-글리시딜 (메트)아크릴레이트 코폴리머의 모노머 단위를 기준으로 바람직하게는 2 내지 50 몰%의 글리시딜 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 스티렌-글리시딜 (메트)아크릴레이트 코폴리머의 경우, 스티렌-말레산 무수물 코폴리머의 경우에도 마찬가지로, 반응성 기가 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 제조 중에 반응한다. 따라서 5 내지 50%의 에폭시 기가 일반적으로 제2 플라스틱 부재의 제조를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 폴리아미드의 이용 가능한 말단 아미노 기와 반응한다. 스티렌-글리시딜 (메트)아크릴레이트 코폴리머를 비롯하여, 다른 적합한 에폭시드는, 덴드리머 또는 성상(star-shaped) 폴리머 구조 상의 에폭시드이다.

반응성 기를 갖는 물질로서 이소시아네이트가 사용되는 경우, 저분자량 이소시아네이트 또는 디이소시아네이트, 올리고머 이소시아네이트 또는 디이소시아네이트, 또는 펜던트 기로서 이소시아네이트를 갖는 폴리머 또는 덴드리머가 특히 바람직하다. 이소시아네이트 기는 옥심에 의해 캡핑(capped)될 수 있다. 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 제조 중에, 5 내지 50%의 이소시아네이트 기는 제2 플라스틱 부재의 제조를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 폴리아미드의 이용 가능한 아미노 기 또는 카르복시 기와 반응할 수 있다.

반응성 기를 갖는 물질로서 옥사졸린 또는 옥사지논이 사용되는 경우, 아미노 기 및/또는 카르복시 기와 반응하는 옥사졸린 또는 옥사지논 기를 포함하는 분자가 특히 바람직하다. 또 다른 가능한 대안은 반응성 기가 폴리머 구조의 펜던트 기인 것이다. 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 제조 중에, 5 내지 50%의 옥사졸린 기/옥사지논 기가 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 제조를 위한 폴리아미드의 이용 가능한 말단 아미노 기 또는 말단 카르복시 기와 반응한다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물은 바람직하게는 2축 압출기에서 제조된다. 이를 위해, 열가소성 물질, 예를 들어 폴리아미드, 및 첨가제가 2축 압출기의 공급 구역 내로 도입된다. 여기서 공급 구역이 냉각되는 것이 바람직하다. 제1 전이 구역이 일반적으로 공급 구역을 뒤따른다. 중앙 구역에서, 이후 플라스틱을 강화하기 위해 섬유를 첨가하는 것이 가능하다. 플라스틱 몰딩 조성물이 다이(die)를 통해 가압되고 예를 들어 펠렛화되기 전에, 반응성 기를 갖는 물질이 압출기의 마지막 구역에서 첨가된다.

부품의 제조를 위해, 이후 제2 플라스틱 부재를 위해 결과로 생성된 열가소성 물질은 사출 몰딩기 내로 도입되고 그 안에서 용융된 후, 제1 플라스틱 부재가 이미 위치된 몰드 내에 사출된다.

또한 임의로, 열가소성 물질이 단일 또는 2축 압출기에서 용융되고, 연속적으로 압출물의 형태로 배출된 후, 부분들로 나누어지고, 제1 플라스틱 부재가 이미 위치된 몰드에서 플로우 몰딩 공정으로 가공되어, 부품이 제공되는 것이 가능하다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물을 제조하기 위해 사용되는 열가소성 물질은 바람직하게는 제1 플라스틱 부재를 제조하기 위한 것과 동일하다. 바람직하게는 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물을 제조하기 위한 열가소성 물질은 폴리아미드이고 특히 PA 6, PA 6.6, PA 4.6, PA 6.10, PA 6T 코폴리아미드 및 PA 6/6.6, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 것이다. 상기 이전에 언급된 바와 같이, 제1 플라스틱 부재 및 제2 플라스틱 부재를 위해 동일한 폴리아미드를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 광학적으로 평활한 표면을 생성하기 위하여, PA 6/6.6이 또한 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물에 첨가되는 것이 더욱 특히 바람직하다.

제1 플라스틱 부재에 연결된 제2 플라스틱 부재는 예를 들어 제1 플라스틱 부재의 강화를 위한 립을 포함한다. 더 나아가 제2 플라스틱 부재는 또한 제1 플라스틱 부재의 표면을 조정하기 위해 피복될 수 있다. 제2 플라스틱 부재는 또한, 립을 비롯하여, 제1 플라스틱 부재에 연결되어 단일 부분을 형성하도록 의도된 임의 소정의 다른 기능성 부재를 포함할 수 있다.

제1 플라스틱 부재의 제2 플라스틱 부재로의 우수한 연결을 달성하기 위하여, 제1 플라스틱 부재의 표면에서의 온도는 매트릭스 물질로서 사용된 열가소성 물질의 용융점보다 높은 것이 더욱 유리하다. 이를 위하여, 상기 이전에 기술된 바와 같이, 예를 들면 제1 플라스틱 부재를 몰드 내로 삽입되기 전에 가열하는 것이 가능하다. 대안으로서, 제1 플라스틱 부재를 몰드에서 가열하는 것이 또한 가능하다.

제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물이 몰드 내로 도입되는 압력은 용융물의 흐름 방향에 따른다. 여기서 통상적인 압력은 당업자에게 공지되어 있고 사출 몰딩 및 플로우 몰딩의 공정에 관습적인 압력이다.

실시예

비교예 1

사출 몰딩을 사용하여 매트릭스 물질로서의 37 mmol/kg의 말단 1차 아미노 기를 갖는 나일론-6을 사용하여 제1 플라스틱 부재로서의 유기 패널에 제2 플라스틱 부재로서의 PA 6으로 구성된 립을 부착하였다. 립의 적용을 위한 몰드 온도는 200℃였다. 몰드 내로의 삽입 전에, 유기 패널을 160℃의 온도로 가열하였다.

립의 몰딩 온 및 폴리아미드의 고형화 후에, 결과로 생성된 부품을 몰드로부터 꺼내어 강도 시험을 실시하였다. 이를 위하여, 립에 장력을 가하였으며, 유기 패널로부터 립을 분리하기 위해 필요한 힘을 측정하였다.

유기 패널로부터 립이 분리되는 힘은 비교예 1에서 제조된 PA 6으로 구성된 립의 경우 2250 N이었다.

비교예 2

사용된 제1 플라스틱 부재는 매트릭스 물질로서 83 mmol/kg의 말단 1차 아미노 기를 갖는 폴리아미드 6을 사용하는 유기 패널을 포함하였다. PA 6으로 구성된 립을 유기 패널 상에 몰딩시켰다. 제조 조건은 비교예 1의 제조 조건을 따랐다. 유기 패널로부터 립이 분리되는 장력은 2500 N이었다.

실시예 1(본 발명)

사용된 제1 플라스틱 부재는 비교예 1에서와 동일한 유기 패널을 포함하였다. 립이 유기 패널 상에 몰딩된 플라스틱 몰딩 조성물은 PA 6 및 화합물의 총 중량을 기준으로 1 중량%의 스티렌-말레산 무수물 코폴리머를 포함하였다. 립의 몰딩 온에 대한 조건은 비교예 1의 조건에 상응하였다. 유기 패널로부터 립이 분리되는 장력은 3000 N이었다.

실시예 2(본 발명)

사용된 제1 플라스틱 부재는 비교예 2에서와 같은 유기 패널을 포함하였다. 화합물의 총 중량을 기준으로, 1 중량%의 스티렌-말레산 무수물 코폴리머를 갖는 PA 6을 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물로서, 즉 립으로서 사용하였다. 립의 몰딩 온에 대한 조건은 비교예 1의 조건에 상응하였다. 유기 패널로부터 립이 분리되는 장력은 3500 N이었다.

실시예 3(본 발명)

화합물의 총 중량을 기준으로, 1 중량%의 스티렌-말레산 무수물 코폴리머를 사용하는 PA 6로 구성된 립을 제2 플라스틱 부재로서, 비교예 1의 조건과 동일한 조건 하에서, 비교예 2에서와 동일한 사양의 유기 패널 상에 몰딩시켰다. 유기 패널로부터 립이 분리되는 장력은 3200 N이었다.

Claims

제2 플라스틱 부재가 몰딩 공정(molding process) 또는 형성 공정(forming process)에서 몰딩 온(molding-on)에 의해 제1 플라스틱 부재에 연결되는, 두 플라스틱 부재를 연결하여 하나의 부품을 제공하는 방법으로서,
(a) 제1 플라스틱 부재를 몰드 내로 삽입하는 단계로서, 제1 플라스틱 부재는 하나 이상의 열가소성 물질을 매트릭스 물질로서 포함하는 것인 단계,
(b) 제2 플라스틱 부재를 몰딩하기 위해 몰드 내로 플라스틱 몰딩 조성물을 도입하는 단계로서, 플라스틱 몰딩 조성물은 반응성 기를 갖는 하나 이상의 열가소성 물질, 또는 하나 이상의 열가소성 물질과 제1 플라스틱 부재의 열가소성 물질의 반응성 기와 화학적으로 반응하는 반응성 기를 갖는 물질로 구성된 하나의 혼합물을 포함하는 것인 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 제1 플라스틱 부재는 섬유-강화 시트형 또는 선형 플라스틱 부분인 방법.
제2항에 있어서, 제1 플라스틱 부재를 강화하기 위한 섬유는 연속 필라멘트 섬유인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 제1 플라스틱 부재는 직물 또는 레이드 스크림(laid scrim)의 형태인 섬유 또는 단방향 섬유 구조물의 형태인 섬유를 포함하는 것인 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 섬유는 합성 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 광물 섬유 및 금속 섬유, 및 이들의 임의 소정 조합으로부터 선택된 것인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 플라스틱 부재의 열가소성 물질은 폴리아미드인 방법.
제6항에 있어서, 폴리아미드는 PA 6, PA 6.6, PA 4.6, PA 6.10, PA 6T 코폴리아미드, 및 PA 6/6.6로부터 선택되는 것인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물 중 반응성 기를 갖는 물질은 말레산 무수물, 에폭시드, 에스테르, 이소시아네이트, 옥사졸린, 옥사지논, 이 성분들 중 2 이상으로 된 혼합물, 및 이 성분들 중 하나 이상으로 이루어진 폴리머 또는 올리고머로부터 선택된 것인 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 반응성 기를 갖는 물질은 모노머 말레산 무수물, 스티렌-말레산 무수물 코폴리머, 스티렌-글리시딜 (메트)아크릴레이트 코폴리머, 저분자량 이소시아네이트 또는 디이소시아네이트, 올리고머 이소시아네이트 또는 디이소시아네이트, 펜던트 기로서 이소시아네이트를 갖는 폴리머 또는 덴드리머, 및 옥사졸린 기를 포함하거나 옥사지논 기를 포함하는 분자로부터 선택된 것인 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 열가소성 물질은 폴리아미드인 방법.
제10항에 있어서, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물의 폴리아미드는 PA 6, PA 6.6, PA 4.6, PA 6.10, PA 6T 코폴리아미드, 및 PA 6/6.6로부터 선택되는 것인 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물은 섬유, 충전제, 및/또는 다른 첨가제를 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 플라스틱 부재는 제1 플라스틱 부재의 강화를 위한 립(rib)을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 플라스틱 부재를 위한 플라스틱 몰딩 조성물은 제1 플라스틱 부재를 완전 둘러싸는 것인 방법.