KR20160103155A - 복합 성형품 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의해, 다른 성형품과 접합했을 때의 강도를 한층 더 높인다.
본 발명의 복합 성형품(1)은, 섬유상 무기충전제(11)의 단부(端部)가 적어도 홈 내부의 표면측에서 홈의 측면으로부터 돌출하여 노출된 홈(12)을 갖는 홈붙이 수지 성형품(10)의 홈(12)을 갖는 면상에 다른 재료가 일체화 되어 있다. 섬유상 무기충전제(11)의 단부의 노출 및 홈(12)의 형성은, 레이저 조사에 의해 이루어지는 것이 바람직하고, 홈(12)의 깊이는 200㎛ 이상인 것이 바람직하다. 다른 재료로 이루어지는 다른 성형품(20)은, 홈(12)의 내부에서, 섬유상 무기충전제(11)를 둘러싸며 배치되어 있다.

Description

복합 성형품 및 그 제조방법{COMPOSITE MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은, 복합 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 자동차, 전기제품, 산업기기등을 비롯한 분야에서는, 이산화탄소의 배출량 삭감, 제조 코스트의 삭감등의 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.
하나의 성형품과 다른 성형품을 일체화한 복합 성형품의 제조방법으로서, 예를 들면, 다음과 같은 것이 제안되었다. 특허문헌 1에는, 일방의 수지에 유리섬유등의 충전제를 혼입하여 성형하고, 타방의 수지를 접착하는 면에 약품, 플라즈마, 불꽃등의 처리를 하여 두께 0.수㎛~수십㎛의 수지를 제거한 후, 상기 타방의 수지를 접착하는 면에 상기 타방의 수지를 맞대어 충전, 성형하고, 접착시키는 것이 제안되었다. 또한, 특허문헌 2에는, 일방의 수지 성형품의 표면에 전자방사선을 조사함으로써 해당 표면에 나노 구조를 형성하고, 그 다음에 해당 표면에 타방의 수지 성형품을 맞대어 충전, 성형하여 일체화시키는 것이 제안되었다.
또한, 특허문헌 3에는, 요철 형상을 가지며, 표면에 경질 섬유가 돌출된 기재와 표피재를 프레스 접합하는 것이 제안되었다. 특허문헌 4에는, 표면에 금속 섬유가 노출된 성형부재끼리 접합부에서 접합하는 것이 제안되었다. 특허문헌 5에는, 고출력 연속발진고체레이저를 이용하여, FRP부재 및 FRM(섬유강화금속) 등의 복합재료 및 복합재료 합판끼리 또는 복합재료와 금속의 이종 재료 이음새의 맞대기 이음, 겹치기 이음, 가장자리 이음, 필릿 이음(fillet joint)의 접합부에 열가소성 수지, 열경화성 수지, 및 열가소성 수지와 열경화성 수지를 혼합한 것에, 강화섬유, 강화유리, 위스커를 포함하는 강화재를 수%~80%중량% 첨가한 용가재를 충전하면서, 복합재료 및 복합재료 합판을 레이저 용접하는 것이 제안되었다.
일본공개특허 특개평 01－126339호 공보 일본공표특허 특표 2011－529404호 공보 일본공개특허 특개 2000－351189호 공보 일본공개특허 특개평 3－203291호 공보 일본공개특허 특개 2010－247206호 공보
그러나, 하나의 성형품과 다른 성형품을 접합하였을 때의 강도에 관하여, 더욱 개량의 여지가 있다. 예를 들면, 특허문헌 3에 기재된 수법에서는, 복합 성형품은, 요철을 갖는 성형품 표면에 섬유가 돌출하여 존재하는 기재(基材)에 대하여 표피재를 압축 성형하기 때문에, 섬유를 표피재에 찌르는 것 뿐만 아니라, 표피재를 섬유로부터 뽑아 내는 것도 용이해진다. 표피재가 분리되는 것을 막기 위해서는, 기재와 표피재 사이를 접착제로 접합하는 것이 필요하다.
또한, 특허문헌 4의 과제는, 양성형(兩成型) 부재 표면의 상호 도통을 도모하는 것으로, 상호 성형부재에 무기충전제가 걸쳐 있으면 충분하다. 특허문헌 4에 있어서 높은 앵커 효과를 얻는 것에 대해서는 개시도 시사도 없다.
또한, 특허문헌 5에서도, 종래의 CO2 레이저나 파이버 레이저로 탄소섬유 강화플라스틱을 절단하면, 절단부에서 탄소섬유가 드러나는 것을 볼 수 있다는 것을 개시하는 것에 머물러, 이 탄소섬유가 부재의 접합강도에 기여하는 것을 개시하는 것은 아니다.
본 발명은, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 다른 성형품과 접합되었을 때의 강도를 한층 더 높일 수 있는 수지 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 섬유상 무기충전제를 함유하는 수지 성형품의 수지를 일부 제거하는 동시에, 섬유상 무기충전제의 일부를 제거하고, 이로 인해 형성된 홈의 적어도 표면측에서 섬유상 무기충전제의 단부(端部)가 홈의 측면으로부터 돌출하여 노출된 홈을 형성함으로써, 홈을 보다 깊게 형성하거나, 홈에 다른 성형품을 구성하는 부재의 침입을 용이하게 할 수 있어, 홈붙이 수지 성형품과 다른 성형품을 접합했을 때에, 홈에 노출된 섬유상 무기충전제가 홈붙이 수지 성형품 및 다른 성형품의 접합부에서의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 담당하고, 결과적으로 복합 성형체의 강도를 현저하게 높일 수 있다는 것을 알아냈다. 구체적으로, 본 발명은 이하의 것을 제공한다.
(1) 본 발명은, 섬유상 무기충전제의 단부가 홈 내부의 적어도 표면측에서 홈의 측면으로부터 대향하는 측면 방향으로 돌출하여 노출된 홈을 갖는 홈붙이 수지 성형품의 상기 홈을 갖는 면상에 다른 재료가 일체화된 복합 성형품이다.
(2) 또한 본 발명은, 상기 섬유상 무기충전제 단부의 노출 및 상기 홈의 형성이, 레이저 조사에 의해 이루어지는, (1)에 기재된 복합 성형품이다.
(3) 또한 본 발명은, 상기 홈의 깊이가 200㎛ 이상인, (1) 또는 (2)에 기재된 복합 성형품이다.
(4) 또한 본 발명은, 상기 섬유상 무기충전제의 단부는, 상기 홈 내부의 적어도 표면측에서 홈의 양측면으로부터 돌출하여 노출되는, (1) 내지 (3) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품이다.
(5) 또한, 본 발명은, 상기 섬유상 무기충전제의 단부는, 상기 홈의 양측면으로부터 동축선상에 대향하여 돌출하여 노출되는, (4)에 기재된 복합 성형품이다.
(6) 또한 본 발명은, 상기 다른 재료로 이루어지는 성형품은, 상기 홈의 내부에서, 상기 섬유상 무기충전제를 둘러싸며 배치되는, (1) 내지 (5) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품이다.
(7) 또한 본 발명은, 사출 성형에 의해 일체화 되는, (1) 내지 (6) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품이다.
(8) 또한 본 발명은, 섬유상 무기충전제를 함유하는 수지 성형품에 수지의 일부를 제거하고, 적어도 홈 내부의 표면측에서 섬유상 무기충전제의 단부가 홈의 측면으로부터 대향하는 측면 방향으로 돌출하여 노출된 홈을 형성하는 홈 형성공정과, 상기 홈을 갖는 면을 접촉면으로 하여 다른 재료와 일체화하여 복합 성형품을 제조하는 복합성형공정, 을 포함하는 복합 성형품의 제조방법이다.
(9) 또한 본 발명은, 상기 수지의 일부 제거가 레이저 조사에 의해 수행되는, (8)에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
(10) 또한 본 발명은, 상기 레이저 조사를, 성형품의 표면에 대하여 수직 이외의 방향에서 실시하는, (9)에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
(11) 또한 본 발명은, 상기 수지의 일부 제거가, 상기 홈의 깊이가 200㎛이상이 될 때까지 수행되는, (8) 내지 (10) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
(12) 또한 본 발명은, 상기 홈 형성공정이, 상기 수지 성형품에 수지의 일부를 제거하고, 적어도 홈 내부의 표면측에서 섬유상 무기충전제의 단부가 홈의 양측면으로부터 대향하는 측면 방향으로 돌출하여 노출된 홈을 형성하는 공정인, (8) 내지 (11) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
(13) 또한 본 발명은, 상기 홈 형성공정이, 상기 섬유상 무기충전제의 일부 제거와 병행하여 실시되는 공정인, (8) 내지 (12) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
(14) 또한 본 발명은, 상기 홈 형성공정이, 상기 섬유상 무기충전제의 일부 제거에 의해, 상기 섬유상 무기충전제의 단부를 홈의 양측면으로부터 대향하여 돌출하여 노출시키는 공정인, (8) 내지 (13) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
(15) 또한 본 발명은, 상기 복합성형공정이, 상기 홈을 갖는 면을 접촉면으로　하여 다른 재료와 사출 성형에 의해 일체화하여 복합 사출 성형품을 제조하는 공정인, (8) 내지 (14) 중의 어느 하나에 기재된 복합 성형품의 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 홈붙이 수지 성형품을 다른 성형품과 접합했을 때, 홈에서 노출되는 섬유상 무기충전제가 홈붙이 수지 성형품 및 다른 성형품의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 수행하고, 결과적으로 복합 성형체의 강도를 현저하게 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 복합 성형품(1)의 구성요소인 홈붙이 수지 성형품(10)의 개략 확대 단면의 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 복합 성형품(1)의 개략 확대 단면의 모식도이다.
도 3은, 다중 성형에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략 설명도이다.
도 4는, 실시예 1(레이저 조사 각도의 비교)에서의 조사 각도를 설명하기 위한 도이다.
도 5는, 실시예 1(레이저 조사 각도의 비교)에 따른 홈붙이 수지 성형품의 SEM 사진이다.
도 6은, 실시예 2(수지 재료의 비교)에 따른 홈붙이 수지 성형품의 SEM 사진이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명하나, 본 발명이 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적의 범위내에서 적당히 변경을 가하여 실시할 수 있다. 설명이 중복되는 개소에 대해서는, 적당히 설명을 생략하는 경우가 있으나, 발명의 요지를 한정하는 것은 아니다.
＜홈붙이 수지 성형품(10)＞
도 1은, 본 발명의 복합 성형품(1)(도 2)의 구성요소인 홈붙이 수지 성형품(10)의 개략 확대 단면 모식도이다. 홈붙이 수지 성형품(10)은, 섬유상 무기충전제(11)를 함유한다. 또한, 홈붙이 수지 성형품(10)은, 섬유상 무기충전제(11)의 단부가 적어도 표면측에서 측면으로부터 대향되는 측면 방향으로 돌출하여 노출된 홈(12)를 갖는다. 표면측이란 홈의 깊이방향에 있어서 성형품 표면에 가까운 쪽을 의미한다.
［수지］
수지의 종류는, 레이저 조사에 의해 제거되고 결과적으로 홈(12)을 형성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 레이저 흡수를 조정하여, 레이저 조사에 의해 수지를 제거할 뿐만 아니라, 레이저 조사에 의해 섬유상 무기충전제(11)의 일부를 제거하여, 섬유상 무기충전제(11)의 단부를 적어도 홈붙이 수지 성형품(10)에 형성되는 홈의 표면측에 호적(好適)하게 노출시킬 수 있는 것이면 상관없다.
레이저의 흡수율을 조정하는 수법으로서, 수지에 레이저를 흡수하는 배합제의 종류나 첨가량을 조정하는 것을 들 수 있다. 이러한 배합제로서는, 안료나 염료라는 것이 이용되며 카본 블랙이 효과적이다.
수지는, 열가소성일 수 있고, 열경화성일 수도 있다. 수지의 호적한 재질로서 예를 들면, 폴리페닐렌술피드(PPS), 액정 폴리머(LCP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아세탈(POM) 등을 들 수 있다.
［섬유상 무기충전제(11)］
섬유상 무기충전제(11)는, 수지 성형품의 수지의 일부를 제거함으로써 홈(12)을 형성할 때, 적어도 일부의 섬유상 무기충전제(11)가 일부 제거되어, 섬유상 무기충전제(11)의 단부가 적어도 홈붙이 수지 성형품(10)에 형성되는 홈의 표면측에서 홈의 측면으로부터 돌출하여 노출되는 것이면, 특별히 한정되지 않는다.
섬유상 무기충전제(11)로서 유리섬유, 탄소섬유, 위스커섬유, 등을 들 수 있고, 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 섬유상이라면, 섬유상 무기충전제(11)가 복합 성형품(도 2의 1)으로부터 탈락되는 것을 방지하고, 섬유상 무기충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10) 및 다른 성형품(도 2의 20)의 분리를 억제하는 앵커 역할을 수행한다. 이 중에서도 유리섬유가 본원 발명에서는 호적하게 사용된다. 또한, 섬유상 이외의 유리 플레이크, 마이카, 탤크, 글라스비즈등의 무기충전제나 기타 첨가제나 개질제등이, 본 발명의 효과 발현을 방해하지 않는 정도로 배합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 섬유상 무기충전제(11)는, 섬유상 무기충전제(11)의 단부가 홈의 표면측에서 홈의 측면으로부터 대향되는 측면 방향으로 돌출하여 노출되는 것이면, 특별히 한정되지 않으나, 홈 내부의 적어도 표면측에서 홈의 양측면으로부터 돌출하여 노출되는 것이 바람직하고, 홈의 양측면으로부터 동축선상에 대향하여 돌출하여 노출되는 것이 보다 바람직하다. 홈붙이 수지 성형품(10)과 다른 성형품(도 2의 20)이 일체화된 복합 성형품(1)에서 접합 강도를 측정하면, 복합 성형품(1)은, 단순한 박리가 아닌, 홈에 다른 성형품(20)의 일부가 남은 상태에서 다른 성형품(20)이 파손되는 모재 파괴에 의해 파괴된다. 이러한 점에서, 홈의 양측면으로부터 대향되는 측면 방향으로 돌출하여 노출됨으로써, 홈붙이 수지 성형품(10)과 다른 성형품(도 2의 20)이 일체화된 복합 성형품(1)에서, 홈붙이 수지 성형품(10)과 다른 성형품(20)을 떼어내는 힘이 가해졌을 때, 섬유상 무기충전제(11)가 다른 성형품(20)과 효과적으로 결합하여, 홈으로부터 다른 성형품(20)이 끌려나오는 것을 방지할 수 있다고 할 수 있다.
홈(12)에 노출되는 무기충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10) 및 다른 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 수행함에 있어서, 홈(12)의 심부(深部)에서는, 수지의 일부가 제거됨으로써 형성되는 요철의 산(山)(13)들을 섬유상 무기충전제(11)가 호적하게 걸쳐져 있는 것이 바람직하다.
섬유상 무기충전제(11)의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니나, 수지 100중량부에 대하여 5중량부 이상 80중량부 이하인 것이 바람직하다. 5중량부 미만이면, 섬유상 무기충전제(11)가 홈(12)에 노출되었다 하더라도, 이러한 섬유상 무기충전제(11)가 홈붙이 수지 성형품(10) 및 다른 성형품(20)의 파괴를 억제하는 앵커 역할을 충분히 수행할 수 없을 가능성이 있다. 80중량부를 넘으면, 섬유상 무기충전제(11)와 홈(12)에 배치된 다른 성형품과의 결합 효과를 충분히 발휘할 수 없는 경우가 있다는 점에서 바람직하지 않다.
［섬유상 무기충전제(11)를 함유하는 수지 재료의 호적한 시판품］
섬유상 무기충전제(11)를 함유하는 수지 재료의 시판품으로서, 유리섬유가 함유된 PPS(제품명：쥬라파이드 PPS　1140 A1, 폴리플라스틱스사 제품), 유리섬유가 함유된 PPS(제품명：쥬라파이드 PPS　1140 A7, 폴리플라스틱스사 제품), 유리섬유·무기필러가 함유된 PPS(제품명：쥬라파이드 PPS　6165 A7, 폴리플라스틱스사 제품), 유리섬유가 함유된 LCP(제품명：벡트라 LCP　E130i, 폴리플라스틱스사 제품) 등을 들 수 있다.
［홈(12)］
수지 성형품(10)의 표면에는 홈(12)이 형성되어 있다. 홈(12)에는, 섬유상 무기충전제(11)가 노출되어 있다. 그리고, 수지의 일부 제거에 의해 홈(12)을 형성하는 동시에 홈의 적어도 표면측에서 측면으로부터 노출되어 홈에 조사되는 레이저를 일부 차폐하는 섬유상 무기충전제의 일부를 제거함으로써, 홈(12)의 측면(12a)으로부터 섬유상 무기충전제(11)의 단부를 홈 측면으로부터 돌출된 상태로 노출시킬 수 있다. 섬유상 무기충전제(11)의 적어도 일부를 제거함으로써, 홈(12)에 노출된 섬유상 무기충전제에 의한 레이저의 차폐 효과가 줄어들어, 홈의 깊은 곳까지 레이저가 효과적으로 조사될 수 있기 때문에, 홈을 보다 깊게 할 수 있고, 이에 따라, 다른 수지 성형품과 복합 성형했을 때의 앵커 효과를 높일 수 있다. 또한, 다른 성형품과 일체화하여 복합 성형품을 얻을 때, 적어도 표면측에서 노출되는 섬유상 충전제의 단부를 돌출되는 상태에서 일부를 제거하고 특히 홈의 중앙부의 섬유상 무기충전제를 제거함으로써, 유동 상태에 있는 다른 성형품이 홈으로 유입되는 것을 용이하게 하여, 홈이 깊어도 높은 앵커 효과를 얻을 수 있다.
그런데, 본 발명은, 홈붙이 수지 성형품(10)의 홈(12)을 갖는 면을 접촉면으로　하여 다른 성형품(도 2의 20)과 일체화하여 복합 성형품(도 2의 1)을 제조하므로, 이러한 복합 성형품(1)에서 섬유상 무기충전제(11)는 노출되지 않는다. 본 명세서에서는, 복합 성형품(1)에서 섬유상 무기충전제(11)가 노출되지 않은 경우라 하더라도, 복합 성형품(1)으로부터 다른 성형품(20)을 제거한 상태에서 홈(12)으로부터 섬유상 무기충전제(11)가 노출되어 있으면, 「복수의 홈(12)에서 섬유상 무기충전제(11)가 노출되어 있는」것으로 한다.
다른 수지 성형품과 복합 성형했을 때 홈의 측면으로부터 무기충전제의 단부가 돌출하여 노출됨으로써 충분한 앵커 효과가 보다 효과적으로 얻어진다는 점에서, 홈(12)의 길이방향은, 섬유상 무기충전제(11)의 길이방향과는 다른 것이 바람직하다.
수지 성형품(10)의 표면에 형성되는 홈(12)은, 복수의 홈(12)을 형성함으로써, 앵커 효과가 보다 높아진다. 홈(12)을 복수 형성할 때, 이들 복수의 홈(12)은, 각각의 홈이 개별적으로 형성된 것일 수 있고, 단번에 형성하는 요령으로 복수의 요철로 이루어진 홈이 한 번에 형성된 것일 수도 있다.
복수의 홈(12)은 양단(兩端)이 연결된 홈(12)을 등고선 같이 나란하게 하여 형성할 수 있고, 교차하지 않는 줄무늬상(縞狀)으로 형성되거나, 홈(12)이 교차하는 격자상으로 형성될 수도 있다. 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우에는, 홈(12)의 길이방향이 섬유상 무기충전제의 길이방향과는 다른 사격자상(斜格子狀)으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 홈(12)을 격자상으로 형성하는 경우에는, 홈(12)의 형상은 마름모꼴 형상일 수 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.
또한, 홈(12)의 깊이(D)에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니나, 보다 높은 앵커 효과를 얻을 수 있다는 점에서, 홈(12)의 깊이는 깊은 것이 바람직하고, 홈에 노출되는 섬유상 무기충전제의 일부를 제거함으로써, 홈에 조사되는 레이저의 차폐가 적어지고, 보다 깊은 홈을 용이하게 작성할 수 있다. 본 발명에 따르면, 홈의 깊이는, 200㎛ 이상으로 형성할 수 있다. 깊이(D)가 얕으면 홈(12)에 다른 성형품(20)과 접합하여 복합 성형품(1)을 형성할 때, 홈(12)에 노출되는 섬유상 무기충전제(11)와 다른 성형품(20) 사이에 충분한 앵커 효과를 발생시키지 않는다는 점에서, 홈붙이 수지 성형품(10)과 다른 성형품(20)을 강하게 밀접시킬 수 없는 경우가 있다.
＜홈붙이 수지 성형품(10)의 제조방법＞
홈붙이 수지 성형품(10)은, 섬유상 무기충전제(11)를 함유하는 수지 성형품에 레이저 조사를 실시함으로써, 수지를 부분적으로 제거하고, 적어도 표면측에서 섬유상 무기충전제(11)의 단부가 측면으로부터 돌출하여 노출된 홈(12)이 형성됨으로써 얻어진다.
레이저 조사는, 조사 대상 재료의 종류나 레이저 장치의 출력등을 바탕으로 설정된다.
또한, 레이저 조사 조건은, 수지를 부분적으로 제거하는 상태이면 특별히 한정되지 않으나, 성형품의 표면에 대하여 수직 이외의 방향에서 실시하여, 수지를 부분적으로 제거하는 동시에 섬유상 무기충전제의 일부를 제거하는 것이 바람직하다. 수지의 일부 및 섬유상 무기충전제의 일부의 양방을 제거함으로써, 섬유상 무기충전제(11)의 단부가 홈의 표면측에서 홈의 양측면으로부터 대향되는 측면 방향으로 돌출하여 노출시키는 것, 보다 구체적으로는 홈의 양측면으로부터 동축선상에 대향하여 돌출하여 노출시킬 수 있다.
＜복합 성형품(1)＞
도 2는 본 발명의 복합 성형품(1)의 개략 확대 단면의 모식도이다. 복합 성형품(1)에서, 홈붙이 수지 성형품(10)의 홈(12)을 갖는 면상에 다른 성형품(20)이 인접되어 있다. 홈(12)의 내부에서의 다른 성형품(20)의 상태는 특별히 한정되는 것은 아니나, 높은 앵커 효과를 얻기 위하여, 다른 성형품(20)은 홈(12)의 내부에서 섬유상 무기충전제(11)을 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다.
［다른 성형품(20)］
다른 성형품(20)은, 미경화 상태인 경우에, 섬유상 무기충전제(11)가 노출된 홈(12)에 들어가는 것이 가능한 것이면 특별히 한정되지 않으며, 열가소성 수지, 경화성 수지(열경화성 수지, 광경화성 수지, 방사선 경화성 수지등), 고무, 접착제, 금속등의 어느 것이든 상관없다.
＜복합 성형품(1)의 제조방법＞
복합 성형품(1)은, 다중 성형에 한정되지 않으며, 초음파용착, 레이저용착, 고주파 유도 가열용착등, 수지 성형품의 가열용융에 의해서도 얻을 수 있다.
종래, 수지 성형품 끼리 가열용착시킬 때, 1차 성형품의 제1 용착예정면과, 2차 성형품의 제2 용착예정면의 양방을 가열용융시켰다 하더라도, 용착되는 조합은 극히 한정적이다. 그러나, 본 명세서에 기재된 발명에서는, 제2 용착예정면을 가열 용융시키면 충분하며, 용착되는 재료의 조합일 필요가 없다. 본 명세서에 기재된 발명에 따르면, 미리 홈(12)을 형성한 제1 용착예정면에 대하여 다른 수지 성형품(20)을 가열 압접하면 충분하므로, 수지 성형품 재료의 조합을 선택하지 않고, 치수 정밀도와 접합 강도의 양방에 우수한 복합 성형품(1)을 얻을 수 있다.
［다중 성형］
도 3은, 다중 성형에 의해 복합 성형품(1)을 얻을 때의 개략 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＇)의 표면의 적어도 일부에 대하여 수지의 부분적 제거를 실시하여 홈(12)을 형성한다. 이로 인해, 홈붙이 수지 성형품(10)이 제작된다.
계속해서, 도 3의 (3)에 나타낸 바와 같이, 홈붙이 수지 성형품(10)을 금형(미도시)에 넣고, 이 금형의 내부에, 홈(12)를 갖는 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)을 얻을 수 있다. 또한, 마찬가지로, 2차 수지로서 가열용융시킨 열가소성 수지를 이용함으로써, 다중 성형에 의한 열가소성 수지와의 복합 성형품(1)을 얻을 수 있다. 금형의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 홈붙이 수지 성형품(10)에 대하여, 레이저 조사에 의해 형성된 홈을 갖는 면을 접촉면으로　하여 사출 성형용 금형에 인서트하고, 다른 성형품(20)에 따른 재료를 사출 성형으로 일체화하여 복합 성형품을 얻는 것이 바람직하다. 사출 성형은, 홈붙이 수지 성형품(10)을 넣은 금형내에 미경화 상태의 다른 성형품(20)을 높은 압력을 가해 주입함으로써, 섬유상 무기충전제(11)가 노출된 홈(12)에 효과적으로 주입되어, 일체화된 복합 성형품을 용이하게 얻을 수 있다.
이하의 실시예에서는, 홈붙이 성형품(10)이 홈(11)을 갖고, 다른 성형품(20)이 홈을 가지지 않는 것으로 설명되고 있으나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 다른 성형품(20)도 홈을 갖고, 틀의 일측면에 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 홈에 주입되도록 할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 접착제 조성물의 종류에 관계없이, 접착제 조성물이 홈붙이 성형품(10)과 다른 성형품(20) 사이의 층간 접착에 호적하다고 할 수 없는 경우에도, 홈붙이 성형품(10)과 다른 성형품(20)을 강하게 접합시킬 수 있다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명을 예비 시험예 및 실시예에 의해 한층 더 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
(쥬라파이드에서의 사출 성형의 조건)
예비 건조： 140℃, 3시간
실린더 온도： 320℃
금형 온도： 140℃
사출 속도： 20mm/sec
보압： 50MPa(500kg/cm2)
(쥬라콘에서의 사출 성형의 조건)
예비 건조： 80℃, 3시간
실린더 온도： 190℃
금형 온도： 80℃
사출 속도： 16mm/sec
보압： 80MPa(800kg/cm2)
＜실시예 1＞　유리섬유의 일부 제거(조사 각도의 비교)
홈의 표면에서 섬유상 무기충전제를 일부 제거하는 홈의 형성은, 다음 방법에 의해 실시할 수 있다.
Figure pct00001
［홈붙이 수지 성형품의 제조］
유리섬유 함유 PPS(제품명： 쥬라파이드 PPS　1140 A1, 폴리플라스틱스사 제품)를 상기(사출 성형의 조건)에 나타낸 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 스팟지름 50㎛의 레이저를 10회씩 25㎛ 이동시켜 3회 반복하여, 조사폭이 100㎛가 되도록 합계 30회 조사하였다. 레이저를 조사할 때, 일방은, 도 4의 (1)에 나타낸 바와 같이, 사출 성형품의 표면에 대하여 수직으로 조사하고, 타방은, 도 4의 (2)에 나타낸 바와 같이, 사출 성형품을 수평 방향에서 30° 기울여 사출 성형품의 표면에 대하여 60° 방향으로 조사하였다. 레이저의 발진 파장은 1.064㎛, 최대정격 출력은 13W(평균)로 하고, 출력은 90%, 주파수는 40kHz, 주사 속도는 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 실시예 및 참고예에 따른 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
［평가］
홈을 갖는 면을 전자현미경(SEM)으로 확대 관찰하였다. 배율은 100배, 300배의 2 종류로 하였다. 결과를 도 5 및 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
실시예 1에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 레이저 조사에 의해 수지를 일부 제거할 때, 섬유상 무기충전제의 일부를 제거한 것이다. 그 결과, 적어도 표면측에서 섬유상 무기충전제의 단부가 홈의 측면으로부터 돌출하여 노출되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 예비 시험에 비해 홈의 깊이를 보다 깊게 할 수 있고, 그 결과, 높은 앵커 효과를 얻을 수 있음이 확인되었다.
특히, 레이저 조사를, 성형품의 표면에 대하여 수직 이외의 방향에서 실시함으로써, 섬유상 무기충전제의 일부 제거가 용이하게 이루어지고, 결과적으로, 보다 깊은 홈을 얻는 것이 용이해진다는 것이 확인되었다(실시예 1, 도 5).
＜실시예 2＞　유리섬유의 일부 제거(수지 재료의 비교)
이어서, 호적한 수지 재료를 검증하였다.
Figure pct00003
표 3에서, 수지 성형품에 있어서의 수지의 재질은 다음과 같다.
유리섬유 함유 PPS　1140　A1　CB 0.2%: 쥬라파이드 PPS　1140 A1, 카본블랙 0.2%, 폴리플라스틱스사 제품)
유리섬유 함유 PPS　1140　A1　CB 0.01%: 쥬라파이드 PPS　1140 A1 카본블랙 0.01%, 폴리플라스틱스사 제품)
POM： 쥬라콘 POM　M450－44, 폴리플라스틱스사 제품
［홈붙이 수지 성형품의 제조］
표 3에 나타낸 수지 재료를 상기(사출 성형의 조건)에 나타낸 조건으로 사출 성형한 사출 성형품에, 실시예 1과 동일하게 조사 회수가 10회가 되도록, 사출 성형품의 표면에 대하여 수직 방향에서 사격자상(斜格子狀)으로 조사하였다. 레이저의 발진 파장은 1.064㎛, 최대정격 출력은 13W(평균)로 하고, 출력은 90%, 주파수는 40kHz, 주사 속도는 1000mm/s로 하였다. 이에 따라, 홈폭이 100㎛인 격자상의, 실시예 및 참고예에 따른 홈붙이 수지 성형품을 얻었다.
［복합 성형품의 제조］
실시예, 참고예 및 비교예에 따른 홈붙이 수지 성형품의 각각에 대하여, 레이저 조사에 의해 형성된 홈을 갖는 면을 접촉면으로　하여 사출 성형용 금형에 인서트 하고, 표 1에 나타낸 다른 성형품에 따른 재료를 상기 조건으로 사출 성형하여, 복합 성형품을 얻었다.
［평가］
〔홈붙이 수지 성형품의 확대 관찰〕
홈붙이 수지 성형품에 대하여, 홈을 갖는 면을 전자현미경(SEM)으로 확대 관찰하였다. 배율은 100배, 300배의 3 종류로 하였다.
〔홈의 깊이〕
홈붙이 수지 성형품에 대하여, 단면 관찰로 홈의 깊이를 측정하였다.
〔강도〕
접합 강도를 확인하기 위하여 복합 성형품에 대하여 파괴 하중을 측정하였다. 파괴 하중의 측정은 다음과 같이 실시하였다. 측정기기로서 텐시론 UTA-50kN(오리엔테크사 제품)를 사용하고, 크로스 헤드 속도가 1mm/분의 조건으로 복합 성형체(120mm 길이, 12mm 폭, 6mm 두께)를 잡아당겨 떼어냄으로써 실시하였다. 결과를 도 6 및 표 4에 나타낸다. 비교예에 대해서는, 약한 힘으로 파괴되어 강도를 측정할 수 없었다.
Figure pct00004
실시예 2 및 3에 따른 홈붙이 수지 성형품은, 레이저 조사에 의해 수지를 일부 제거할 때, 섬유상 무기충전제의 일부를 제거한 것이다. 그 결과, 적어도 표면측에서 섬유상 무기충전제의 단부가 홈의 측면으로부터 돌출하여 노출되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 섬유상 무기충전제를 일부 제거하지 않은 경우에 비해 홈의 깊이를 용이하게 깊게 할 수 있고, 그 결과, 높은 앵커 효과를 얻을 수 있음이 확인되었다.
접합 강도를 측정할 때, 복합 성형품(1)은, 단순 박리가 아닌, 홈에 다른 성형품의 일부가 남은 상태에서 다른 성형품이 파손되는 모재 파괴에 의해 파괴되었다. 이것은, 섬유상 무기충전제의 단부가 홈의 표면측에서 홈의 양측면으로부터 대향되는 측면 방향으로 돌출하여 노출되어 있기 때문이라고 생각된다. 그리고 이것으로부터, 홈붙이 수지 성형품과 다른 성형품이 일체화된 복합 성형품에서, 홈붙이 수지 성형품과 다른 성형품을 떼어내는 힘이 가해질 때, 섬유상 무기충전제가 다른 성형품과 효과적으로 결합하여, 홈으로부터 다른 성형품(20)이 끌려나오는 것을 방지할 수 있는 것으로 예상된다.
특히, 홈붙이 수지 성형품을 구성하는 수지를, 레이저 흡수를 카본 블랙의 양을 조정한 수지로 함으로써, 섬유상 무기충전제가 효과적으로 일부 제거될 수 있다는 것이 확인되었다(실시예 2－2, 도 6). 그 결과, 홈의 깊이를 용이하게 깊게 할 수 있고, 또한 홈의 내부에 용이하게 다른 수지가 깊게 채워지고, 그 결과 한층 더 높은 앵커 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.
1　　　복합 성형품
10　　 홈붙이 수지 성형품
11　　 섬유상 무기충전제
12　　 홈
12a　 홈의 측면
13　　 산
20　　 다른 성형품

Claims (15)

  1. 섬유상 무기충전제의 단부가 홈 내부의 적어도 표면측에서 홈의 측면으로부터 대향하는 측면 방향으로 돌출하여 노출된 홈을 갖는 홈붙이 수지 성형품의 상기 홈을 갖는 면상에 다른 재료가 일체화된 복합 성형품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유상 무기충전제의 단부의 노출 및 상기 홈의 형성은, 레이저 조사에 의해 이루어지는 복합 성형품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홈의 깊이가 200㎛ 이상인 복합 성형품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유상 무기충전제의 단부는, 상기 홈 내부의 적어도 표면측에서 홈의 양측면으로부터 돌출하여 노출되어 있는 복합 성형품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 섬유상 무기충전제의 단부는, 상기 홈의 양측면으로부터 동축선상에 대향하여 돌출하여 노출되어 있는 복합 성형품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다른 재료로 이루어지는 성형품은, 상기 홈의 내부에서, 상기 섬유상 무기충전제를 둘러싸며 배치되어 있는 복합 성형품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    사출 성형에 의해 일체화 되어 있는 복합 성형품.
  8. 섬유상 무기충전제를 함유하는 수지 성형품에 수지의 일부를 제거하고, 적어도 홈 내부의 표면측에서 섬유상 무기충전제의 단부가 홈의 측면으로부터 대향하는 측면 방향으로 돌출하여 노출된 홈을 형성하는 홈 형성공정과,
    상기 홈을 갖는 면을 접촉면으로 하여 다른 재료와 일체화하여 복합 성형품을 제조하는 복합성형공정, 을 포함하는 복합 성형품의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수지의 일부 제거는, 레이저 조사에 의해 수행되는 복합 성형품의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 레이저 조사를, 성형품의 표면에 대하여 수직 이외의 방향에서 실시하는 복합 성형품의 제조방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지의 일부 제거는, 상기 홈의 깊이가 200㎛ 이상이 될 때까지 수행되는 복합 성형품의 제조방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈 형성공정은, 상기 수지 성형품에 수지의 일부를 제거하고, 적어도 홈 내부의 표면측에서 섬유상 무기충전제의 단부가 홈의 양측면으로부터 대향하는 측면 방향으로 돌출하여 노출된 홈을 형성하는 공정인 복합 성형품의 제조방법.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈 형성공정은, 상기 섬유상 무기충전제의 일부 제거를 병행하여 실시하는 공정인 복합 성형품의 제조방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈 형성공정은, 상기 섬유상 무기충전제의 일부 제거에 의해, 상기 섬유상 무기충전제의 단부를 홈의 양측면으로부터 대향하여 돌출시켜 노출시키는 공정인 복합 성형품의 제조방법.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합성형공정은, 상기 홈을 갖는 면을 접촉면으로 하여 다른 재료와 사출 성형에 의해 일체화하여 복합 사출 성형품을 제조하는 공정인 복합 성형품의 제조방법.
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