KR20150095951A - 홈붙이 수지 성형품 - Google Patents

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KR20150095951A
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아키히로 모치즈키
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포리프라스틱 가부시키가이샤
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    • B29C66/812—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8126—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
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    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81431—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single cavity, e.g. a groove
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    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30—Organic material
    • B23K2103/42—Plastics
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    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
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    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0838—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser
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    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/026—Chemical pre-treatments
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Abstract

본 발명은 다른 성형품과 접합되었을 때의 강도를 한층 더 높일 수 있는 홈붙이 수지 성형품을 제공한다.
본 발명의 홈붙이 수지 성형품(10)은, 무기 충전제(11)를 함유하고, 수지의 일부 제거에 의한 복수의 홈(12)이 형성되고, 이들 복수의 홈(12)에서 무기 충전제(11)가 노출된다. 홈(12)의 깊이는 홈(12)의 짧은 길이 방향의 길이의 1/2 이상인 것이 바람직하고, 무기 충전제(11)는 섬유상으로, 그 길이 방향이 홈(12)의 긴 길이 방향과는 다르고, 홈(12)의 짧은 길이 방향의 길이가 무기 충전제(11)의 길이 방향의 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 또한, 이웃하는 홈(12)의 간격은, 홈붙이 수지 성형품(10)을 복합 성형에 이용하는 경우는 어느 정도 큰 것이 바람직하고, 표면 관찰에 이용하는 경우는 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 홈붙이 수지 성형품(10)은, 무기 충전제(11)를 함유하는 수지 성형품에 레이저 조사, 화학 처리 등을 실시하여 무기 충전제(11)가 노출되는 복수의 홈을 형성함으로써 얻어진다.

Description

홈붙이 수지 성형품{GROOVED RESIN MOLDED PART}
본 발명은, 홈붙이 수지 성형품, 이러한 홈붙이 수지 성형품을 이용한 복합 성형품, 및 이들의 제조방법과, 상기 홈붙이 수지 성형품의 표면 관찰 방법에 관한 것이다.
최근, 자동차, 전기제품, 산업기기 등을 비롯한 분야에서는, 이산화탄소의 배출량 삭감, 제조 코스트 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.
또한, 유리 섬유 등의 무기 충전재를 충전한 수지 재료가 많이 이용되며, 이의 성형에서의 무기 충전재의 배향이 문제를 많이 일으킨다는 점에서, 무기 충전제를 관찰하기 위한 여러 가지 방법이 실시되고 있다.
하나의 성형품과 다른 성형품을 일체화한 복합 성형품의 제조방법으로서, 예를 들면 다음과 같은 것이 제안되었다. 특허문헌 1에는, 일방의 수지에 유리 섬유 등의 충전제를 혼입하여 성형하고, 타방의 수지를 접착하는 면에 약품, 플라즈마, 불꽃 등의 처리를 하여 두께 0.수㎛~수십㎛의 수지를 제거한 후, 상기 타방의 수지를 접착하는 면에 상기 타방의 수지를 맞대어 충전, 성형하고, 접착시키는 것이 제안되어 있다. 또한 특허문헌 2에는, 일방의 수지 성형품의 표면에 전자 방사선을 조사함으로써 이 표면에 나노 구조를 형성하고, 그 후에 이 표면에 타방의 수지 성형품을 맞대어 충전, 성형하여 일체화시키는 것이 제안되어 있다.
또한, 표면을 절삭, 연마하거나 약품 등의 처리를 실시하여 수지 성형품 표면의 수지를 제거함으로써, 무기 충전제를 노출시켜 관찰하거나, X선 CT로 수지 성형품 내부의 무기 충전제를 관찰하는 것도 이루어지고 있다.
일본공개특허 특개평 01-126339호 공보 일본공개특허 특표 2011-529404호 공보
그러나, 하나의 성형품과 다른 성형품을 접합했을 때의 강도에 관하여, 더욱 개량의 여지가 있다. 또한, 수지 성형품에 포함되는 무기 충전제의 관찰의 용이함에 있어서 더욱 개량의 여지가 있다.
본 발명은, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 다른 성형품과 접합했을 때의 강도를 더욱 높일 수 있는 수지 성형품을 제공하는 것으로, 수지 성형품 표면 가까이에 있는 무기 충전제를 간편하게 관찰하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 무기 충전제를 함유하는 수지 성형품의 수지를 일부 제거하여 무기 충전제가 노출된 복수의 홈을 형성함으로써, 홈붙이 수지 성형품과 다른 성형품을 접합했을 때, 홈에 노출되는 무기 충전제가 홈붙이 수지 성형품 및 다른 성형품의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 하고, 결과로서 복합 성형체의 강도를 현저하게 높일 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 이웃하는 홈간의 간격을 가능한 한 작게 함으로써, 무기 충전제의 탈락을 방지하면서 성형품 표면 근처의 무기 충전제의 배향을 용이하게 관찰할 수 있다는 것을 발견하였다. 구체적으로 본 발명은 이하의 것을 제공한다.
(1) 본 발명은, 무기 충전제를 함유하고, 이러한 무기 충전제가 노출된 홈이 형성되는 홈붙이 수지 성형품이다.
(2) 또한 본 발명은, 상기 무기 충전제가 상기 홈의 측면에서 표면으로부터 돌출되는, (1)에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(3) 또한, 본 발명은 상기 홈의 깊이가 상기 홈의 짧은 길이 방향의 길이의 1/2 이상인, (1) 또는 (2)에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(4) 또한 본 발명은, 상기 무기 충전제가 섬유상 무기 충전제를 포함하는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(5) 또한 본 발명은, 상기 섬유상 무기 충전제가 유리 섬유인, (4)에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(6) 또한 본 발명은, 상기 홈의 양측에 위치하는 산(山) 사이에 상기 무기 충전제가 걸쳐지는, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(7) 또한 본 발명은, 상기 무기 충전제의 길이 방향이 상기 홈의 긴 길이 방향과 다르고, 상기 홈의 짧은 길이 방향의 길이가 상기 무기 충전제의 길이 방향의 길이보다 짧은, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(8) 또한 본 발명은, 상기 홈이 복수이고, 이웃하는 홈의 간격이 상기 홈 폭의 1배 이상 2배 이하인, (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(9) 또한 본 발명은, 상기 홈이 레이저 조사에 의해 형성되는, (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(10) 또한 본 발명은, 상기 홈이 단속적으로 형성되는, (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품이다.
(11) 또한 본 발명은, (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 상기 홈을 가지는 면상에 다른 성형품이 인접된 복합 성형품이다.
(12) 또한 본 발명은, 상기 다른 성형품이, 상기 홈의 내부에서 상기 무기 충전제를 둘러싸며 배치되는, (11)에 기재된 복합 성형품이다.
(13) 또한 본 발명은, 무기 충전제를 함유하는 수지 성형품에서 수지의 일부를 제거하여, 측면으로부터 상기 무기 충전제가 노출된 홈을 형성하는 홈 형성공정을 포함하는, 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(14) 또한 본 발명은, 상기 홈이 복수인 (13)에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(15) 또한 본 발명은, 상기 수지의 일부 제거가 레이저의 조사에 의해 이루어지는, (13) 또는 (14)에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(16) 또한 본 발명은, 상기 홈 형성공정에서 상기 레이저 조사를 복수회 반복하는, (15)에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(17) 또한 본 발명은, 상기 레이저 조사를 복수회 반복하는데 있어서, 레이저의 조사량을 전회(前回)의 조사량보다 높이는 공정을 포함하는, (16)에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(18) 또한 본 발명은, 상기 레이저 조사를 성형품의 표면에 대해 수직 이외의 방향에서 실시하는, (15) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 성형품의 제조방법이다.
(19) 또한 본 발명은, 상기 무기 충전제는 섬유상 무기 충전제를 포함하는 것으로, 상기 섬유상 무기 충전제의 길이 방향의 길이는, 상기 홈의 짧은 길이 방향의 길이보다 길고, 상기 홈 형성공정에서는, 상기 섬유상 무기 충전제의 길이 방향과는 다른 방향으로 상기 섬유상 무기 충전제의 길이 방향의 길이보다 짧은 폭으로 홈을 형성하는, (13) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(20) 또한 본 발명은, 상기 섬유상 무기 충전제가 유리 섬유인, (19)에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(21) 또한 본 발명은, 상기 홈 형성공정에서 상기 홈 폭의 1배 이상 2배 이하의 간격을 두고 홈을 형성하는, (13) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법이다.
(22) 또한 본 발명은, (13) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법을 이용한 후, 상기 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 제조하는, 복합 성형품의 제조방법이다.
(23) 또한 본 발명은, 상기 일체화가 사출 성형에 의해 이루어지는, (22)에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
(24) 또한 본 발명은, (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 상기 홈을 가지는 면을 관찰하는, 홈붙이 수지 성형품의 표면 관찰 방법이다.
(25) 또한 본 발명은, 상기 복수의 홈이, 이웃하는 홈의 간격이 150㎛ 이하가 되도록 격자상으로 형성되거나, 또는 이웃하는 홈의 간격이 50㎛ 이하가 되도록 일방향의 직선상으로 형성되는, (24)에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 표면 관찰 방법이다.
(26) 또한 본 발명은, (13) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 홈붙이 수지 성형품의 제조방법을 이용한 후, 상기 홈을 가지는 면을 관찰하는, 홈붙이 수지 성형품의 표면 관찰 방법이다.
본 발명에 따른 홈붙이 수지 성형품을 다른 성형품과의 복합 성형품으로서 이용하는 경우, 다른 성형품과 접합했을 때, 홈에서 노출되는 무기 충전제가 홈붙이 수지 성형품 및 다른 성형품의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 하고, 결과적으로 복합 성형체의 강도를 현저하게 높일 수 있다. 이 경우, 앵커 효과를 충분히 발휘시킨다는 관점에서, 이웃하는 홈의 간격을 어느 정도 크게 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 홈붙이 수지 성형품을, 무기 충전제의 노출 상태를 관찰하기 위해 이용할 수도 있다. 이 경우, 이웃하는 홈의 간격을, 무기 충전제가 홈으로부터 탈락되지 않는 범위에서 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.
도 1은, 본 발명의 홈붙이 수지 성형품(10)의 개략적인 확대 단면의 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 복합 성형품(1)의 개략적인 확대 단면의 모식도이다.
도 3은, 다중 성형에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다.
도 4는, 초음파 용착에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다.
도 5는, 레이저 용착에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다.
도 6은, 고주파 유도가열 용착에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다.
도 7은, 실시예 1(수지의 비교)에 따른 홈붙이 수지 성형품의 SEM 사진이다.
도 8은, 실시예 2(레이저 조사 횟수의 비교)에 따른 홈붙이 수지 성형품의 SEM 사진이다.
도 9는, 실시예 3(홈 형상의 비교)에 따른 홈붙이 수지 성형품의 SEM 사진이다.
도 10은, 실시예 3-2에 따른 홈붙이 수지 성형품을 이용한 복합 성형품의 단면을 나타내는 SEM 사진이다.
도 11은, 실시예 4(홈 간격의 비교 1)에 따른 홈붙이 수지 성형품의 SEM 사진이다.
도 12는, 실시예 5(홈 간격의 비교 2)에 따른 홈붙이 수지 성형품의 SEM 사진이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명하나, 본 발명이 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적의 범위 내에서 적절하게 변경을 가하여 실시할 수 있다. 설명이 중복되는 개소에 대해서는 적당히 설명을 생략할 수 있으나, 발명의 요지를 한정하는 것은 아니다.
<홈붙이 수지 성형품(10)>
도 1은 본 발명의 홈붙이 수지 성형품(10)의 개략적인 확대 단면 모식도이다. 홈붙이 수지 성형품(10)은 무기 충전제(11)를 함유하고, 이러한 무기 충전제(11)가 노출된 홈(12)이 형성된다.
[수지]
수지의 종류는, 레이저 조사 또는 화학 처리 등의 수지 제거 수단에 의해 홈을 형성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 레이저 조사에 의해 홈을 형성할 수 있는 것으로서, 예를 들면 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아세탈(POM) 등을 들 수 있다.
화학 처리로서는, 산 또는 알칼리에 의한 분해 처리나, 용제에 의한 용해 처리 등을 들 수 있다. 비결정성 열가소성 수지의 경우는, 다양한 용제에 용해되기 쉬우나, 결정성 수지의 경우는, 양쪽 용매를 선택하여 사용한다. 산 또는 알칼리를 가함으로써 홈을 형성할 수 있는 것으로서 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아세탈(POM) 등을 들 수 있다. 화학 처리에서는, 홈 형성부에 한정된 화학 처리를 실시하고, 화학 처리의 생성물을 제거하는 것이 중요하다.
수지는, 열가소성일 수 있고, 열경화성일 수도 있다.
[무기 충전제(11)]
무기 충전제(11)는, 수지 성형품의 수지의 일부를 제거하여 홈을 형성할 때, 홈에 노출되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
무기 충전제(11)로서 유리 섬유, 탄소섬유, 위스커 섬유, 글래스 플레이크, 마이카, 탤크 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 레이저 조사에 의해 홈을 형성할 때, 레이저를 투과시키기 쉽고, 섬유에 의한 레이저 차폐가 쉽게 일어나지 않으며, 이에 더해 저렴하다는 점에서, 무기 충전제(11)는 유리 섬유인 것이 바람직하다. 무기 충전제(11)가 복합 성형품(도 2의 1)으로부터 탈락되는 것을 방지하고, 무기 충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10) 및 다른 성형품(도 2의 20)의 분리를 억제하는 앵커 역할을 하도록 하기 위해, 무기 충전제는 홈(12)의 측면(12a)에서 돌출되는 것이 바람직하며, 무기 충전제(11)의 길이는, 길이 방향의 길이가 홈(12)의 짧은 길이 방향의 길이보다 긴 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 홈(12)의 짧은 길이 방향의 길이는, 무기 충전제(11)의 길이 방향의 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 형상이 섬유상이면, 평균 섬유 길이가 홈(12)의 짧은 길이 방향의 길이보다 긴 것이 바람직하고, 형상이 부정형, 판상, 입자상이면, 긴 지름, 바람직하게는 평균 입자 지름이 홈(12)의 짧은 길이 방향의 길이보다 긴 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 홈(12)에서 노출되는 무기 충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10) 및 다른 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 효과적으로 달성함에 있어서, 예를 들면 레이저의 조사 부위와 비조사 부위에 의해 수지의 일부가 제거됨으로써 형성되는 요철의 산(山)(13)들에 적합하게 걸쳐 놓을 수 있다는 점에서, 무기 충전제(11)의 형상은 섬유상인 것이 바람직하다.
무기 충전제(11)의 함유량은 특별히 한정되지 않으며, 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 80 중량부 이하인 것이 바람직하다. 5 중량부 미만이면, 무기 충전제(11)가 홈(12)에서 노출되었다 하더라도, 이러한 무기 충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10) 및 다른 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 충분히 달성하지 못할 가능성이 있다. 80 중량부를 넘으면, 홈붙이 수지 성형품(10)이 충분한 강도를 가지지 못할 가능성이 있다.
[무기 충전제(11)를 함유하는 수지 재료의 적합한 시판품]
무기 충전제(11)를 함유하는 수지 재료의 시판품으로서, 유리 섬유 함유의 PPS(제품명: 듀라파이드 PPS 1140 A7, 폴리플라스틱스사 제조), 유리 섬유·무기 필러 함유 PPS(제품명: 듀라파이드 PPS 6165 A7, 폴리플라스틱스사 제조), 유리 섬유 함유의 LCP(제품명: 벡트라 LCP E130i, 폴리플라스틱스사 제조) 등을 들 수 있다.
[홈(12)]
수지 성형품(10)의 표면에는 복수의 홈(12)이 형성된다. 이들 복수의 홈(12)에서는 무기 충전제(11)가 노출된다. 수지의 일부 제거에 의해 홈(12)을 형성함으로써, 홈(12)의 측면(12a)으로부터 무기 충전제(11)를 돌출된 상태로 노출시킬 수 있다. 복수의 홈(12)은 각각의 홈이 개별적으로 형성된 것일 수 있고, 일필휘지의 요령으로 복수의 요철로 이루어진 홈이 한꺼번에 형성된 것일 수도 있다.
그런데, 본 발명은 홈붙이 수지 성형품(10)의 홈(12)을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품(도 2의 20)과 일체화하여 복합 성형품(도 2의 1)을 제조하는 바, 이러한 복합 성형품(1)에서 무기 충전제(11)는 노출되지 않는다. 본 명세서에서는, 복합 성형품(1)에서 무기 충전제(11)가 노출되지 않은 경우라 하더라도, 복합 성형품(1)으로부터 다른 성형품(20)을 제거한 양태에서 홈(12)으로부터 무기 충전제(11)가 노출되어 있으면, 「복수의 홈(12)에서 무기 충전제(11)가 노출되어 있는」것으로 한다.
홈(12)의 긴 길이 방향은, 무기 충전제(11)의 길이 방향과는 다른 것이 바람직하다. 홈(12)의 긴 길이 방향과 무기 충전제(11)의 길이 방향이 같으면, 예를 들면 레이저의 조사 부위와 비조사 부위에 의해 수지의 일부가 제거됨으로써 형성되는 요철의 산(山)(13)들 사이에 무기 충전제(11)를 적합하게 걸쳐 놓을 수 없게 될 가능성이 있고, 그 결과, 무기 충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10)으로부터 탈락되기 쉬워, 무기 충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10) 및 다른 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 충분히 달성할 수 없으며, 무기 충전제의 관찰을 정확하게 실시할 수 없게 될 가능성이 있다.
수지 성형품(10)의 표면에 형성되는 홈(12)은, 복수의 홈(12)을 형성함으로써 앵커 효과가 보다 높아진다. 복수의 홈(12)은, 1개의 홈을 이웃하는 형태로 되풀이하여 형성할 수 있고, 복수의 홈으로 형성할 수도 있다.
복수의 홈(12)은 양단이 연결된 홈(12)을 등고선같이 나란하게 하여 형성할 수도 있고, 교차되지 않는 호상(縞狀)으로 형성되거나, 홈(12)이 교차하는 격자상으로 형성될 수도 있다. 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우에는, 홈(12)의 긴 길이 방향이 무기 충전제의 길이 방향과는 다른 사격자상(斜格子狀)으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우에는, 도 9의 실시예 3-3과 같은 마름모꼴 형상일 수도 있다.
홈(12)의 길이는 특별히 한정되지 않으며, 홈(12)이 짧은 경우 개구부의 형상은 사각형일 수 있고, 환형이나 타원형일 수도 있다. 앵커 효과를 얻기 위해서는 홈(12)이 긴 것이 바람직하다.
그런데, 본 발명의 홈붙이 수지 성형품(10)의 용도로서는, 다른 성형품과 함께 복합 성형품으로 만드는 용도와, 무기 충전제의 노출 상태를 관찰하는 용도를 생각할 수 있다. 복합 성형품으로 만드는 경우, 앵커의 효과를 충분히 달성하도록 하기 위해, 이웃하는 홈(12)의 간격(W)은, 홈 폭의 0.75배 이상 4배 이하, 즉 홈 폭이 200㎛일 경우에 150㎛ 이상 800㎛ 이하인 것이 바람직하고, 홈 폭의 1배 이상 2배 이하, 즉 홈 폭이 200㎛일 경우에 200㎛ 이상 400㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 간격이 홈 폭의 0.75배, 즉 홈 폭이 200㎛일 경우 150㎛ 미만이면, 무기 충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 충분히 달성하지 못하고, 홈(12)에서 다른 성형품(20)과 접합하여 복합 성형품(1)을 형성했을 때, 복합 성형품(1)에 외력이 가해지면 홈붙이 수지 성형품(10)이 낮은 외력으로 파괴될 가능성이 있다. 간격이 홈 폭의 4배, 즉 홈 폭이 200㎛일 경우에 800㎛를 넘으면, 무기 충전제(11)가 다른 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커의 효과가 충분하다고는 할 수 없고, 홈(12)에서 다른 성형품(20)과 접합하여 복합 성형품(1)을 형성했을 때, 복합 성형품(1)에 외력이 가해지면 다른 성형품(20)이 낮은 외력으로 파괴될 가능성이 있다.
한편, 무기 충전제의 노출 상태를 관찰하는 경우, 성형품 표면에 남는 수지분이 적어져 무기 충전제를 관찰하기 쉽다는 점에서, 이웃하는 홈(12)의 간격(W)은, 무기 충전제가 탈락되지 않는 범위에서 짧은 것이 바람직하다. 구체적으로 이웃하는 홈(12)의 간격(W)은, 홈의 형상이 사격자상이면 150㎛ 이하인 것이 바람직하고, 일방향의 직선상이면 50㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 홈(12)의 깊이(D)는, 무기 충전제(11)를 관찰할 수 있는 정도면 충분한데, 복합 성형품에서는, 홈의 짧은 길이 방향의 길이의 1/2 이상인 것이 바람직하다. 깊이가 홈(12)의 짧은 길이 방향의 길이의 1/2 미만이면, 홈(12)에서 다른 성형품(20)과 접합하여 복합 성형품(1)을 형성할 때, 홈(12)에 노출되는 무기 충전제(11)와 다른 성형품(20) 사이에 충분한 앵커 효과를 일으키지 못한다는 점에서, 홈붙이 수지 성형품(10)과 다른 성형품(20)을 강하게 밀접시킬 수 없게 될 가능성이 있다.
또한, 이웃하는 홈(12)의 간격은, 강한 접합 강도가 요구되는 복합 성형품에서는, 홈(12) 폭의 1배 이상 2배 이하인 것이 바람직하다. 홈(12)의 폭이 너무 좁으면, 무기 충전제(11)가 다른 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 충분히 달성할 수 없으며, 홈(12)에서 다른 성형품(20)과 접합하여 복합 성형품(1)을 형성했을 때, 복합 성형품(1)에 외력이 가해지면 다른 성형품(20)이 파괴될 가능성이 있다. 이웃하는 홈(12)의 간격이 너무 좁으면, 무기 충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 충분히 달성하지 못하고, 홈(12)에서 다른 성형품(20)과 접합하여 복합 성형품(1)을 형성했을 때, 복합 성형품(1)에 외력이 가해지면 홈붙이 수지 성형품(10)이 파괴될 가능성이 있다. 이러한 홈 간격은, 강한 접합 강도가 요구되는 부위에 부분적으로 형성해도 효과적이다.
<홈붙이 수지 성형품(10)의 제조방법>
홈붙이 수지 성형품(10)은, 무기 충전제(11)를 함유하는 수지 성형품에 레이저 조사나 화학 처리 등을 실시하여 수지를 부분적으로 제거하여, 무기 충전제(11)가 노출되는 복수의 홈을 형성함으로써 얻을 수 있다.
레이저 조사는, 조사 대상 재료의 종류나 레이저 장치의 출력 등을 기초로 설정되는데, 수지에 적당한 에너지를 조사하여 홈을 형성하지 않으면 무기 충전제가 충분히 노출되지 않거나, 설정대로의 폭이나 깊이의 홈을 형성하기 어렵기 때문에, 복수회로 나누어 실시하는 것이 바람직하다.
그런데, 무기 충전제는, 레이저의 에너지를 부분적으로 차폐한다. 이 때문에, 수지를 깊게 제거하기 위해 레이저 조사를 복수회 실시하고자 할 경우, 이후로 갈수록 레이저가 이미 노출된 무기 충전제에 적용됨으로 인해 흡수되는 에너지 분만큼 높은 에너지를 가할 필요가 있다. 이 때문에, 레이저 조사를 복수회 반복하는 경우, 레이저 조사량을 전회(前回)의 조사량보다 높이는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
무기 충전제의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니나, 레이저 조사에 의한 차폐 효과가 적고 수지 제거가 용이하며, 홈의 양측면 사이를 적합하게 걸쳐 놓기 용이하다는 점에서, 무기 충전제는 유리 섬유인 것이 바람직하다.
또한, 레이저 광투과성이 낮은 무기 충전제의 배면에 위치하는 수지를 제거하기 위해서는, 레이저 조사를 성형품의 표면에 대하여 일반적으로 수직으로 실시하는 이외의 별도 방향에서도 실시하는 것이 바람직하다.
화학 처리에서는, 수지의 특성에 따른 산(酸), 알칼리, 유기용제 등을 선택하여 사용한다. 산(酸)에 의해 수지가 분해되는 폴리아세탈 수지 성형품에서는, 홈을 형성할 장소를 산(酸)으로 분해시켜 제거함으로써 홈을 형성할 수 있다. 유기용제에 녹기 쉬운 비결정성 수지 성형품에서는, 미리 성형품 표면에 홈을 형성할 장소 이외를 마스킹한 후, 유기용제로 용해시켜 제거함으로써 홈을 형성할 수 있다.
<복합 성형품(1)>
도 2는 본 발명의 복합 성형품(1)의 개략적인 확대 단면의 모식도이다. 복합 성형품(1)에서, 홈붙이 수지 성형품(10)의 홈(12)을 가지는 면상에 다른 성형품(20)이 인접되어 있다. 홈(12)의 내부에서의 다른 성형품(20)의 양태는 특별히 한정되는 것은 아니나, 높은 앵커 효과를 얻기 위해, 다른 성형품(20)은 홈(12)의 내부에서 무기 충전제(11)을 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다.
[다른 성형품(20)]
다른 성형품(20)은, 미경화 상태의 경우에 무기 충전제(11)가 노출된 홈(12)에 들어갈 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 열가소성 수지, 경화성 수지(열경화성 수지, 광경화성 수지, 방사선 경화성 수지 등), 고무, 접착제, 금속 등의 어느 것일 수 있다.
<복합 성형품(1)의 제조방법>
복합 성형품(1)은, 다중 성형에 한정되지 않으며, 초음파 용착, 레이저 용착, 고주파 유도가열 용착 등, 수지 성형품간의 가열 용융에 의해서도 얻어진다.
종래, 이종 재료로 이루어진 수지 성형품끼리를 가열 용착할 때, 1차 성형품의 제1 용착 예정면과, 2차 성형품의 제2 용착 예정면의 양방을 가열 용융시킬 필요가 있다. 그러나 본 명세서에 기재된 발명에서는, 1차 성형품과 2차 성형품이 이종(異種) 재료라 하더라도, 제2 용착 예정면만을 가열 용융시키면 충분하다. 본 명세서에 기재된 발명에 의하면, 미리 홈(12)을 형성한 제1 용착 예정면에 대하여 다른 수지 성형품(20)을 압접하고 가열 용착하면 충분하므로, 수지의 밀려 나오는 양이 적고, 치수 정밀도와 접합 강도의 양방이 우수한 복합 성형품(1)을 얻을 수 있다.
[다중 성형]
도 3은, 다중 성형에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다. 먼저, 도 3의 (1)에 나타낸 바와 같이, 1차 수지를 1차 성형하여 홈붙이 수지 성형품 예비체(10＇)를 제작한다. 이어서, 도 3의 (2)에 나타낸 바와 같이, 예비체(10＇) 표면의 적어도 일부에 대하여, 수지의 부분적 제거를 실시하고 홈(12)을 형성한다. 이에 따라, 홈붙이 수지 성형품(10)이 제작된다.
이어서, 도 3의 (3)에 나타낸 바와 같이, 홈붙이 수지 성형품(10)을 금형(미도시)에 넣고, 이 금형의 내부에, 홈(12)을 가지는 면을 접촉면으로 하여 2차 수지(다른 성형품(20)을 구성하는 재료의 미경화물)를 봉입하고, 이 재료를 경화시킨다. 상기 공정을 거침으로써, 다중 성형에 의한 경화성 수지와의 복합 성형품(1)이 얻어진다. 또한 마찬가지로, 2차 수지를 가열 용융한 열가소성 수지로 함으로써, 다중 성형에 의한 열가소성 수지와의 복합 성형품(1)이 얻어진다.
이와 같이 다중 성형은, 2차 수지를 금형 내부에 봉입할 때의 압력에 의해, 홈에 2차 수지를 충전하기 쉽고, 홈의 내부에서 무기 충전제를 둘러싸도록 배치하는 것이 용이하다.
다음의 실시예에서는, 홈붙이 성형품(10)이 홈(11)을 가지며, 다른 성형품(20)이 홈을 가지지 않는 것으로 설명되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 다른 성형품(20)도 홈을 가지고, 틀의 일 측면에 홈붙이 성형품(10)을 넣고, 다른 측면에 다른 성형품(20)을 넣은 후, 홈붙이 성형품(10)과 다른 성형품(20) 사이에 접착제 조성물을 넣고, 이 접착제 조성물이 홈붙이 성형품(10)의 홈(11)과 다른 성형품(20)의 홈으로 파고 들어가게 할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 접착제 조성물의 종류에 관계없이, 접착제 조성물이 홈붙이 성형품(10)과 다른 성형품(20) 사이의 층간 접착에 적합하다고 할 수 없는 경우에도, 홈붙이 성형품(10)과 다른 성형품(20)을 강하게 접합시킬 수 있다.
[초음파 용착]
도 4는, 초음파 용착에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다. 먼저, 도 4의 (1)에 나타낸 바와 같이, 홈붙이 수지 성형품(10)의 용착 예정면인 제1 용착 예정면(101)에, 다른 수지 성형품(20)의 용착 예정면인 제2 용착 예정면(201)을 가까이 댄다.
제1 용착 예정면(101)은 홈(12)을 가지는 면이다. 또한, 제2 용착 예정면(201)은 일반적인 초음파 용착과 같이, 볼록부(201A)를 가지는 것이 바람직하다.
이어서, 도 4의 (2)에 나타낸 바와 같이, 제1 용착 예정면(101)과 제2 용착 예정면(201)을 서로 겹쳐 상하로 압접시킨 상태로 하고, 이러한 상태에서 초음파에 의해 접합면에 종방향의 진동을 발생시켜 그 마찰열에 의해 용착시킨다. 상기 공정을 거침으로써, 초음파 용착에 의한 복합 성형품(1)이 얻어진다.
초음파 용착은, 예를 들면, 세이덴샤전자공업사 제조 초음파 웰더 SONOPET Σ-1200 초음파 용착기를 이용하여 실시할 수 있다. 이때, 설정 침하량은, 접합 부품 상태를 확인하여 최적량을 결정하는 것이 바람직하다.
[레이저 용착]
도 5는, 레이저 용착에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다. 먼저, 다른 수지 성형품(20)의 용착 예정면인 제2 용착 예정면(201)에, 레이저 흡수 부위(202)를 형성한다. 레이저 흡수 부위(202)는, 제2 용착 예정면(201)을 흑색 매직으로 칠하는 등에 의해 얻을 수 있다. 본 실시예에서 레이저 흡수 부위(202)는, 제2 용착 예정면(201)의 실질적으로 전체면에 형성되어 있으나, 미리 용착하고자 예정된 개소에 형성하면 된다.
이어서, 도 5의 (1)에 나타낸 바와 같이, 홈붙이 수지 성형품(10)의 용착 예정면인 제1 용착 예정면(101)에, 다른 수지 성형품(20)의 용착 예정면인 제2 용착 예정면(201)을 서로 마주 보게 한다.
제1 용착 예정면(101)은, 복수의 홈(12)을 가지는 면이다. 복수의 홈(12)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 홈(12)이 교차하지 않는 호상(縞狀)으로 형성될 수도 있고, 홈(12)이 교차하는 격자상으로 형성될 수도 있다. 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우는, 홈(12)의 긴 길이 방향이 무기 충전제의 길이 방향과는 다른 사격자상으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우는, 마름모꼴 형상일 수 있다.
제1 용착 예정면(101)에서의 홈(12)은, 제1 용착 예정면(101)의 전체면에 형성되어 있을 수도 있으나, 다른 수지 성형품(20)과 용착되는 개소에 형성되어 있으면 충분하다.
이어서, 도 5의 (2)에 나타낸 바와 같이, 제1 용착 예정면(101)과 제2 용착 예정면(201)을 서로 겹치고, 클램프 등을 이용하여 상하로 압접시킨 상태에서, 그 위에, 도 5의 (3)에 나타낸 바와 같이 다른 수지 성형품(20)에서의 제2 용착 예정면(201)과는 반대의 면으로부터 제2 용착 예정면(201)을 향해 레이저를 조사한다. 그렇게 하면, 레이저 조사에 의해 제2 용착 예정면(201) 근방에서의 다른 수지 성형품(20)이 용해되고, 이렇게 용해된 수지가 상기 압접에 의한 힘을 받아 홈(12)에 파고 들어감으로써, 홈붙이 수지 성형품(10)과 용착된다. 상기 공정을 거침으로써, 레이저 용착에 의한 복합 성형품(1)이 얻어진다.
레이저 조사는, 한 개소일 수 있고, 복수 개소일 수도 있으나, 복수 개소인 경우, 조사하는 개소의 수를 상기 압접에 의한 힘을 지탱할 수 있는 정도로 억제하는 동시에, 거의 균일하게 레이저를 조사하는 것이 바람직하다. 제2 용착 예정면(201)에서의 용융 수지에 대하여 큰 힘을 가해 홈붙이 수지 성형품(10)의 홈(12)에 넣을 때, 제2 용착 예정면(201)에서의 미용융 개소에서 힘을 지탱하게 되므로, 조사하는 개소가 너무 많으면, 용융 수지에 대하여 적절한 힘이 주어지지 않을 가능성이 있기 때문이다. 또한, 거의 균일하게 레이저를 조사하지 않으면 접합 개소에 변형이 발생될 가능성이 있기 때문이다.
종래, 레이저 용착은, 동종 재료로 이루어진 수지 성형품간을 용착할 때 실시된다. 동종 재료로 이루어진 수지 성형품의 경우, 2차 성형품이 레이저 열을 받아 발열하면, 마주보는 면에도 그 열이 전달되어, 2차 성형품의 용착 예정면뿐만 아니라, 1차 성형품의 용착 예정면도 용융되어 서로 용합된다. 한편, 동종 재료로 이루어진 수지 성형품간에 레이저 용착시키려 해도, 2차 성형품의 용착 예정 단면(端面)을 녹일 수 있는 것에 그쳐, 1차 성형품의 용착 예정 단면(端面)을 녹일 수 없기 때문이다.
본 발명에 의하면, 대상인 수지 성형품이 서로 이종 재료라 하더라도, 2차 성형품의 용착 예정면이 녹여지면, 그 용해된 수지가 홈(12)에 파고 들어가기 때문에, 복합 성형품(1)을 얻을 수 있다. 또한, 1차 성형품과 2차 성형품의 양방을 동시에 녹이는 것이 아니기 때문에, 치수 안정성이 우수하다. 이러한 점에서 본 발명은, 신규 착상(着想)에 근거하는 발명이라고 할 수 있다.
[고주파 유도가열 용착]
도 6은, 고주파 유도가열 용착에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략적인 설명도이다. 먼저, 도 6의 (1)에 나타낸 바와 같이, 홈붙이 수지 성형품(10)의 용착 예정면인 제1 용착 예정면(101)에 발열체(40)를 올리고, 그 위에 다른 수지 성형품(20)을 올린다. 이 때, 제1 용착 예정면(101)과, 다른 수지 성형품(20)의 용착 예정면인 제2 용착 예정면(201)이 마주보게 되어 있다. 제1 용착 예정면(101)은, 홈(12)을 가지는 면이다.
발열체(40)는, 관통공(미도시)을 가지고, 고주파가 가해졌을 때 발열하는 재질이면 특별히 한정되지 않는다.
관통공의 수는, 1개일 수 있고, 복수일 수도 있으나, 복수인 경우, 관통공의 수를, 하기 압접에 의한 힘을 지탱할 수 있는 정도로 억제하는 것이 바람직하다. 제2 용착 예정면(201)에서의 용융 수지에 대하여 큰 힘을 가해 홈붙이 수지 성형품(10)의 홈(12)에 넣을 때, 제2 용착 예정면(201)에서의 미용융 개소에서 힘을 지탱하게 되기 때문에, 관통공의 수가 너무 많으면, 용융 수지에 대하여 적절한 힘이 주어지지 않을 가능성이 있기 때문이다.
이어서, 도 6의 (2)에 나타낸 바와 같이, 제1 용착 예정면(101)과 제2 용착 예정면(201)을 서로 겹치고 상하로 압접시킨 상태에서, 그 위에 도 6의 (3)에 나타낸 바와 같이, 다른 수지 성형품(20)에서의 제2 용착 예정면(201)과는 반대의 면으로부터 제2 용착 예정면(201)을 향해 고주파를 가한다. 이렇게 하면, 고주파를 가함으로써, 제2 용착 예정면(201) 근방에서의 다른 수지 성형품(20)이 용해되고, 그 용해된 수지가 발열체(40)의 관통공을 지나 홈(12)에 파고 들어가, 다른 수지 성형품(20)이 홈붙이 수지 성형품(10)과 용착된다. 상기 공정을 거침으로써, 고주파 유도가열 용착에 의한 복합 성형품(1)이 얻어진다.
본 명세서에서 고주파란, 발열체에 유도 전류를 발생시키고, 이에 따라 발열체를 발열시킬 수 있는 전자파를 말한다. 또한, 개략적인 설명도에서는, 홈붙이 수지 성형품과 다른 수지 성형품이 평면끼리 압접되고 있으나, 부분적으로 볼록 형상이어도 상관없고, 가열 용융 후 압접해도 상관없다.
종래, 고주파 유도가열 용착은, 동종 재료로 이루어진 수지 성형품간을 용착시킬 때 실시된다. 동종 재료로 이루어진 수지 성형품의 경우, 2차 성형품이 발열하면, 마주보는 면에도 그 열이 전달되어, 2차 성형품의 용착 예정면뿐만 아니라, 1차 성형품의 용착 예정면도 용융하여 서로 용합된다. 한편, 동종 재료로 이루어진 수지 성형품간에 레이저 용착시키려 해도, 2차 성형품의 용착 예정 단면(端面)을 녹일 수 있는 것에 그쳐, 1차 성형품의 용착 예정 단면(端面)을 녹일 수 없기 때문이다.
본 발명에 따르면, 대상이 되는 수지 성형품이 서로 이종 재료라 하더라도, 2차 성형품의 용착 예정면이 녹여지면, 그 용해된 수지가 홈(12)에 파고 들어가기 때문에, 복합 성형품(1)을 얻을 수 있다. 또한, 1차 성형품과 2차 성형품의 양방을 동시에 녹이는 것이 아니기 때문에, 치수 안정성이 우수하다. 이러한 점에서, 본 발명은 신규 착상에 근거한 발명이라고 할 수 있다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 수지의 비교
Figure pct00001
표 1에서, 수지 성형품에서의 수지의 재질은 다음과 같다.
유리섬유 함유 PPS: 듀라파이드 PPS 1140 A7(폴리플라스틱스사 제조)
유리섬유·무기 필러 함유 PPS: 듀라파이드 PPS 6165 A7(폴리플라스틱스사 제조)
유리섬유 함유 LCP: 벡트라 LCP E130i(폴리플라스틱스사 제조)
표 1에서, 다른 성형품의 재질은 다음과 같다.
POM: 듀라콘 POM M450-44(폴리플라스틱스사 제조)
TPE: Thermolast K_TC4HAZ(KRAIBURG사 제조)
유리섬유 함유 PPS, 유리섬유·무기 필러 함유 PPS 및 유리섬유 함유 LCP는 수지 성형품에 기재된 것과 동일하다.
[홈붙이 수지 성형품의 제조]
표 1에 나타낸, 무기 충전제를 함유하는 수지 재료를 하기의 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 레이저를 홈 폭이 100㎛, 이웃하는 홈의 간격이 200㎛가 되도록, 사격자상으로 10회 조사하였다. 발진 파장: 1.064㎛, 최대 정격출력: 13W(평균)를 이용하고, 출력 90%, 주파수 40kHz, 주사 속도 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 실시예에 의한 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
(듀라파이드에서의 사출 성형 조건)
예비 건조: 140℃, 3시간
실린더 온도: 320℃
금형 온도: 140℃
사출 속도: 20mm/sec
보압: 50MPa(500kg/cm2)
(벡트라에서의 사출 성형 조건)
예비 건조: 140℃, 4시간
실린더 온도: 350℃
금형 온도: 60℃
사출 속도: 200mm/sec
보압: 50MPa(500kg/cm2)
(듀라콘에서의 사출 성형 조건)
예비 건조: 80℃, 3시간
실린더 온도: 190℃
금형 온도: 80℃
사출 속도: 16mm/sec
보압: 80MPa(800 kg/cm2)
(TPE에서의 사출 성형 조건)
예비 건조: 80℃, 3시간
실린더 온도: 240℃
금형 온도: 25℃
사출 속도: 15mm/sec
보압: 60MPa(600kg/cm2)
[복합 성형품의 제조]
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품의 각각에 대하여, 레이저 조사에 의해 형성된 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 사출 성형용 금형에 인서트하고, 표 1에 나타낸 다른 성형품에 따른 재료를 상기 조건으로 사출 성형하여 실시예에 따른 복합 성형품을 얻었다. 한편, 홈을 형성하지 않은 성형품을 이용하여 동일하게 복합 성형품의 제작을 시도하였으나(비교예 1-1~1-7), 어느 조합이든 접합부에서 박리되어, 강도 등을 평가할 수 있는 정도로 강하게 접합된 복합 성형품은 얻을 수 없었다.
[평가]
〔홈붙이 수지 성형품의 확대 관찰〕
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품에 대하여, 홈을 가지는 면을 전자현미경(SEM)으로 확대 관찰하였다. 배율은 20배, 100배, 300배의 3종류로 하였다. 실시예 1-1~1-6에 대한 SEM 사진을 도 7에 나타내는 동시에, 실시예 1-1~1-7에 대한 결과를 표 2에 나타낸다.
〔홈의 깊이〕
홈의 깊이를 평가하기 위해, 실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품에 대하여 단면(斷面) 관찰로 홈의 깊이를 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
〔강도〕
강도를 평가하기 위해, 실시예에 따른 복합 성형품에 대하여 파괴 하중을 측정하였다. 파괴 하중의 측정은 다음과 같이 실시하였다. 측정 기기로서 텐시론 UTA-50kN(오리엔텍사 제조)을 이용하고, 크로스 헤드 속도 1mm/분의 조건으로 실시하였다. 또한, 평가는 복합 성형체(120mm 길이, 20mm 폭, 2mm 두께)를 잡아당겨 분리시킴으로써 접합 강도를 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품을 이용한 복합 성형품은, 모두 접합면에서 분리되거나 하지 않고, 2차 성형품을 형성하는 다른 성형품이 파단되는 모재 파괴의 형태로 파괴되어, 접합부가 강하게 접합되어 있음이 확인되었다(실시예 1-1~1-7). 또한, 실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 무기 충전제를 함유하고, 복수의 홈이 형성되며, 이들 복수의 홈에서는 무기 충전제가 노출되고 있기 때문에, 이러한 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 홈붙이 수지 성형품 및 다른 성형품의 파괴를 유의(有意)하게 막을 수 있다는 것이 확인되었다(실시예 1-1~1-7).
<실시예 2> 레이저 조사 횟수의 비교
Figure pct00003
[홈붙이 수지 성형품의 제조]
상기 유리섬유 함유의 LCP(제품명: 벡트라 LCP E130i, 폴리플라스틱스사 제조)를 상기(사출 성형의 조건)에 나타낸 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 레이저를 홈의 폭이 100㎛, 이웃하는 홈의 간격이 200㎛가 되도록 사격자상으로 조사하였다. 레이저의 조사 횟수는 표 3에 나타낸 바와 같이 하여, 발진 파장: 1.064㎛, 최대 정격출력: 13W(평균)를 이용하고, 출력 90%, 주파수 40kHz, 주사 속도 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 실시예에 의한 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
[복합 성형품의 제조]
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품의 각각에 대하여, 실시예 1에 나타낸 조건과 동일한 조건으로 복합 성형품을 제조하였다.
[평가]
실시예 1에 나타낸 방법과 동일한 방법으로, 홈붙이 수지 성형품의 확대 관찰, 홈 깊이의 측정 및 강도의 측정을 실시하였다. 결과를 도 8 및 표 4에 나타낸다.
Figure pct00004
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 이 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 충분한 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 2-1~2-5). 이 중에서도, 홈의 깊이가 홈의 짧은 길이 방향의 길이의 1/2 이상인 경우, 이 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 파괴 형태가 박리 파괴가 아닌 모재 파괴로서 높은 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 2-3~2-5). 이것은, 조사 횟수를 많이 하여 홈의 깊이가 깊어질수록 홈의 요철이 선명해져, 홈에서 노출되는 유리 섬유의 앵커 효과가 높아지기 때문이라고 생각된다.
<실시예 3> 홈 형상의 비교
Figure pct00005
[홈붙이 수지 성형품의 제조]
상기 유리섬유 함유의 LCP(제품명: 벡트라 LCP E130i, 폴리플라스틱스사 제조)를 상기(사출 성형의 조건)에 나타낸 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 발진 파장이 1.064㎛인 레이저를, 홈 폭 및 이웃하는 홈의 간격이 모두 표 5에 나타낸 바와 같이 되도록, 표 5에 나타낸 형상으로 조사하였다. 레이저 조사 횟수는 10회로 하고, 주사 속도는 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 실시예에 의한 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
[복합 성형품의 제조]
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품의 각각에 대하여, 실시예 1에 나타낸 조건과 동일한 조건으로 복합 성형품을 제조하였다.
[평가]
실시예 1에 나타낸 방법과 동일한 방법으로, 홈붙이 수지 성형품의 확대 관찰, 홈 깊이의 측정 및 강도의 측정을 실시하였다. 결과를 도 9 및 표 6에 나타낸다.
Figure pct00006
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 이 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 충분한 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 3-1~3-5). 이 중에서도, 무기 충전제가 섬유상이고, 무기 충전제의 길이 방향의 길이가 홈의 짧은 길이 방향의 길이보다 긴 경우에, 레이저 조사를, 유리 섬유의 길이 방향과는 다른 방향으로 실시하면, 이 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 1000N를 훨씬 넘는 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 3-1~3-3). 이것은, 유리 섬유가 홈을 걸치도록 배치되어 있어 앵커 효과를 충분히 발휘하고 있기 때문이라고 생각된다.
이에 더하여, 실시예 3-2에 따른 홈붙이 수지 성형품을 이용한 복합 성형품에 대하여 단면(斷面)을 촬영하였다. 결과를 도 10에 나타낸다. 도 10에서, 홈의 측면으로부터 유리 섬유가 돌출되고, 2차 성형품을 구성하는 수지가, 이 유리 섬유를 둘러싸도록 홈의 내부에 충전되어 있음을 알 수 있다.
<실시예 4> 홈 간격 비교 1(홈의 형상: 사격자상)
Figure pct00007
[홈붙이 수지 성형품의 제조]
상기 유리섬유 함유의 LCP(제품명: 벡트라 LCP E130i, 폴리플라스틱스사 제조)를 상기(사출 성형의 조건)에 나타낸 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 발진 파장이 1.064㎛인 레이저를, 홈 폭이 200㎛, 이웃하는 홈의 간격이 표 7에 나타낸 바와 같이 되도록 사격자상으로 조사하였다. 레이저의 조사 횟수는 10회로 하고, 주사 속도 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 실시예에 의한 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
[복합 성형품의 제조]
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품의 각각에 대하여, 실시예 1에 나타낸 조건과 동일한 조건으로 복합 성형품을 제조하였다.
[평가]
실시예 1에 나타낸 방법과 동일한 방법으로, 홈붙이 수지 성형품의 확대 관찰, 홈 깊이의 측정 및 강도의 측정을 실시하였다. 일례로서 실시예 4-1~4-4에 따른 홈붙이 수지 성형품의 확대 관찰 결과를 도 11 및 표 8에 나타낸다. 또한, 모든 실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품의 홈의 깊이 및 강도 측정의 결과를 표 8에 나타낸다. 도 11의 확대 관찰의 결과로부터, 홈의 표면에 노출된 유리 섬유의 배향 방향을 확인할 수 있다. 또한, 격자상으로 홈을 형성한 경우, 홈의 간격이 150㎛ 이하이면, 표면에 산(山)으로서 남는 수지는 무기 충전제의 관찰에 영향을 미치지 않는다.
Figure pct00008
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 이 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하고 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 충분한 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 4-1~4-8). 이 중에서도, 이웃하는 홈의 간격이 홈 폭의 1배 이상 2배 이하이면(골(谷): 산(山)이 1:1~1:2이면), 홈붙이 수지 성형품의 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 900N 이상의 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 4-4~4-6). 이것은, 골의 폭과 산(山)의 폭이 실질적으로 균등하면, 홈붙이 수지 성형품과 다른 성형품 양방을 실질적으로 균등하게 보강할 수 있기 때문이라고 생각된다.
<실시예 5> 홈 폭의 비교 2(홈의 형상: 횡방향)
Figure pct00009
[홈붙이 수지 성형품의 제조]
상기 유리섬유 함유의 LCP(제품명: 벡트라 LCP E130i, 폴리플라스틱스사 제조)를 상기(사출 성형의 조건)에 나타낸 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 발진 파장이 1.064㎛, 홈 폭이 200㎛, 이웃하는 홈의 간격이 표 9에 나타낸 바와 같이 되도록 사격자상으로 조사하였다. 레이저의 조사 횟수는 10회로 하고, 주사 속도는 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 실시예에 의한 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
[복합 성형품의 제조]
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품의 각각에 대하여, 실시예 1에 나타낸 조건과 동일한 조건으로 복합 성형품을 제조하였다.
[평가]
실시예 1에 나타낸 방법과 동일한 방법으로, 홈붙이 수지 성형품의 확대 관찰, 홈의 깊이의 측정 및 강도의 측정을 실시하였다. 결과를 도 12 및 표 10에 나타낸다. 도 12의 확대 관찰의 결과로부터, 홈의 표면에 노출된 유리 섬유의 배향 방향을 확인할 수 있다. 또한, 일방향으로 홈을 만든 경우, 홈의 간격이 50㎛ 이하이면, 표면에 산(山)으로서 남는 수지는 무기 충전제의 관찰에 영향을 미치지 않는다.
Figure pct00010
실시예에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 이 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 충분한 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 5-1~5-6). 이 중에서도, 이웃하는 홈의 간격이 홈 폭의 1배 이상 2배 이하이면(골: 산(山)이 1:1~1:2이면), 홈붙이 수지 성형품의 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻었을 때, 900N 이상의 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다(실시예 5-4~5-6). 이것은, 골의 폭과 산(山)의 폭이 실질적으로 균등하면, 홈붙이 수지 성형품과 다른 성형품의 양방을 실질적으로 균등하게 보강할 수 있기 때문이라고 생각된다.
<실시예 6> 복합 성형품의 비교
Figure pct00011
[홈붙이 수지 성형품의 제조]
상기 유리섬유 함유의 LCP(제품명: 벡트라 LCP S135, 폴리플라스틱스사 제조)를 상기(사출 성형의 조건)에 나타낸 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 발진 파장이 1.064㎛, 홈 폭이 200㎛, 이웃하는 홈의 간격이 200㎛가 되도록 사격자상으로 조사하였다. 레이저 조사 횟수는 10회로 하고, 주사 속도는 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 실시예 6에 의한 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
한편, 상기 유리섬유 함유의 LCP(제품명: 벡트라 LCP S135, 폴리플라스틱스사 제조) 자체를 비교예 6에 따른 수지 성형품으로 하였다.
[복합 성형품의 제조]
실시예 6 및 비교예 6에 따른 홈붙이 수지 성형품의 각각에 대하여, 홈을 가지는 면을 제1 용착 예정면으로 하고, 벡트라 LCPS135(폴리플라스틱스사 제조)와 초음파 용착을 실시하여, 실시예에 따른 복합 성형품을 제작하였다. 초음파 용착은, 세이덴샤전자공업사 제조 초음파 웰더 SONOPET ∑-1200 초음파 용착기를 이용하여, 설정 침하양 0.8mm로, 초음파의 주파수를 20kHz, 진폭 60㎛, 에어 압력 0.1MPa의 조건으로 실시하였다.
마찬가지로, 비교예 6에 따른 수지 성형품의 각각에 대하여, 벡트라 LCPS135(폴리플라스틱스사 제조)와 상기 조건으로 초음파 용착을 실시하여, 비교예 6에 따른 복합 성형품을 제작하였다.
[파괴 하중의 측정]
강도를 평가하기 위해, 실시예 및 비교예에 따른 수지 성형품의 각각에 대하여 파괴 하중을 측정하였다. 파괴 하중의 측정은 다음과 같이 실시하였다. 측정 기기로서 텐시론 UTA-50 kN(오리엔텍사 제조)을 사용하고, 크로스 헤드 속도가 1mm/분의 조건으로 실시하였다. 결과를 표 12에 나타낸다.
Figure pct00012
실시예 6에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 이 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하고 다른 성형품과 초음파 용착하여 복합 성형품을 얻었을 때, 홈을 가지지 않는 수지 성형품에 비해 높은 파괴 하중을 얻을 수 있음이 확인되었다.
1 복합 성형품
10 홈붙이 수지 성형품
11 무기 충전제
12 홈
12a 홈의 측면
13 산(山)
20 다른 성형품

Claims (26)

  1. 무기 충전제를 함유하고, 상기 무기 충전제가 노출된 홈이 형성되어 있는 홈붙이 수지 성형품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충전제가 상기 홈의 측면에서 표면으로 돌출하는 홈붙이 수지 성형품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홈의 깊이는 상기 홈의 짧은 길이 방향의 길이의 1/2 이상인 홈붙이 수지 성형품.
  4. 제1항에서 제3항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 충전제가 섬유상 무기 충전제를 포함하는 홈붙이 수지 성형품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 섬유상 무기 충전제가 유리 섬유인 홈붙이 수지 성형품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈의 양측에 위치하는 산(山) 사이에 상기 무기 충전제가 걸쳐지는 홈붙이 수지 성형품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 충전제의 길이 방향은 상기 홈의 긴 길이 방향과는 다르고,
    상기 홈의 짧은 길이 방향의 길이는, 상기 무기 충전제의 길이 방향의 길이보다 짧은 홈붙이 수지 성형품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈은 복수이고, 이웃하는 홈의 간격이 상기 홈 폭의 1배 이상 2배 이하인 홈붙이 수지 성형품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈은 레이저 조사에 의해 형성되는 홈붙이 수지 성형품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈이 단속적으로 형성되어 있는 홈붙이 수지 성형품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 홈붙이 수지 성형품의 상기 홈을 가지는 면상에 다른 성형품이 인접된 복합 성형품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다른 성형품은, 상기 홈의 내부에서 상기 무기 충전제를 둘러싸며 배치되는 복합 성형품.
  13. 무기 충전제를 함유하는 수지 성형품에 수지의 일부를 제거하고, 측면으로부터 상기 무기 충전제가 노출된 홈을 형성하는 홈 형성공정을 포함하는, 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 홈이 복수인 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 수지의 일부 제거가 레이저 조사에 의해 실시되는 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 홈 형성공정에서는, 상기 레이저 조사를 복수회 반복하는 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 레이저 조사를 복수회 반복함에 있어서, 레이저 조사량을 전회(前回)의 조사량보다 높이는 공정을 포함하는 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 조사를, 성형품의 표면에 대해 수직 이외의 방향에서 실시하는 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 충전제는 섬유상 무기 충전제를 포함하는 것이고,
    상기 섬유상 무기 충전제의 길이 방향의 길이는, 상기 홈의 짧은 길이 방향의 길이보다 길고,
    상기 홈 형성공정에서는, 상기 섬유상 무기 충전제의 길이 방향과는 다른 방향에 상기 섬유상 무기 충전제의 길이 방향의 길이보다 짧은 폭으로 홈을 형성하는 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 섬유상 무기 충전제는 유리 섬유인 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈 형성공정에서는, 상기 홈 폭의 1배 이상 2배 이하의 간격을 두고 홈을 형성하는 홈붙이 수지 성형품의 제조방법.
  22. 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 홈붙이 수지 성형품의 제조방법을 이용한 후, 상기 홈을 가지는 면을 접촉면으로 하여 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 제조하는, 복합 성형품의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 일체화가 사출 성형에 의해 이루어지는 복합 성형품의 제조방법.
  24. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 홈붙이 수지 성형품의 상기 홈을 가지는 면을 관찰하는, 홈붙이 수지 성형품의 표면 관찰 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 복수의 홈은, 이웃하는 홈의 간격이 150㎛ 이하가 되도록 격자상으로 형성되거나, 또는 이웃하는 홈의 간격이 50㎛ 이하가 되도록 일방향의 직선상으로 형성되는, 홈붙이 수지 성형품의 표면 관찰 방법.
  26. 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 홈붙이 수지 성형품의 제조방법을 이용한 후, 상기 홈을 가지는 면을 관찰하는, 홈붙이 수지 성형품의 표면 관찰 방법.
KR1020157021224A 2013-02-12 2014-02-06 홈붙이 수지 성형품 KR101641652B1 (ko)

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