KR920001490B1 - 부품 결합법 - Google Patents

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부띨리에 쟈끄
들레이 조르쥬
포리셩 노엘
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소시에떼 아또샹
쟝 르불랑제
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Abstract

내용 없음.

Description

부품 결합법
제1도는 한 부품이 다른 부품 상부에 결합하는 조립체의 단면도이다.
제2도는 한 부품의 단부가 다른 부품이 단부에 결합하는 조립체의 단면도이다.
제3도는 생성된 비드(bead)가 부품의 측면에 중첩한 단면도이다.
제4도는 생성된 비드가 부품의 1단과 다른 1면에 중첩한 단면도이다.
제5도는 조인트(joint)가 2개의 부품을 일체화 시킴을 도시한 단면도이다.
제6a도는 시험전 시험 패널(panel)의 평면도이다.
제6b도는 시험 실시후 제6a도의 시험 패널의 평면도이다.
제7도는 주형내에 열 가소성 조성물을 주입시키는 사출 성형 장치가 주입 상태에 있음을 도시하는 부분 단면의 측면도이다.
제8도는 제7도의 사출 성형 장치가 개방된 배출 상태에 있음을 도시하는 부분 단면의 측면도이다.
본 발명은 부품을 결합시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 접착성 조인트(joint)로서 각종 제질로된 부품들을 결합시켜서 물체 또는 구조체를 제조하는 산업에 관한 것이다.
이들 물체 및 구조체는 예를들면 금속 프레임과 이에 끼운 페인(pane)으로 된 새시창(sash Window); 금속 프레임과 투명한 유리 또는 플라스틱의 페인으로 된 온실용 새시창 ; 2개의 페인으로 되고 이를 상호 평행위치로 유지하는 조인트에 의하여 일체화된 절연 글레이징(glazing); 원드 실드(wind shield) 또는 유리를 끼운 금속 또는 복합재질의 시이트로된 자동차 차체등이 있다.
그러한 물체 및 구조체의 제조시에 많은 그리고 다양한 조작을 요한다. 예를들면 새시창 조인트는 손으로 도포하여야 하는 퍼티(putty)로 구성되고, 자동차용 윈드 실드 또는 유리에 있어서, 고무 조인트의 경우에는 수동 설치에 의해, 유리 표면을 프라이머(primer)로 예비피복(precoating)하여야 하는 폴리비닐 클로라이드(미국 특허 명세서 번호 4,072,340)의 경우에는 사출 성형에 의해, 또는 2가지 액체의 반응으로 생성된 폴리우레탄(프랑스 특허 출원 번호 84 05097)의 경우에는 반응성 사출 성형에 의해 제조되는 조인트가 사용되어야 한다.
그러나, 이들 모든 경우에 있어서 조인트가 접착제로 피복된 후에 본체의 제자리에 있어야 하며, 접착제와 접촉하게 될 유리와 본체 표면에 특별한 표면 처리가 자주 필요하다는 점을 간과해서는 안된다.
본 발명은 이들 조립 작업의 단순화 및 그에 따른 원가 절감을 제안한다.
간단히 말해서, 본 발명은 다음으로 구성된 2개 부픔의 결합 방법으로 되어 있다 :
(a) 상기한 부품 중 하나의 표면의 적어도 일부에 기본적으로 열가소성 폴리 우레탄, 폴리에테르 아미드 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 중합체로 구성된 열 가소성 조성물의 비드를 붙이고 ; (b) 상기한 비드를 가열하여 적어도 그 표면층을 연화시키고 (c) 2부품의 상호 접촉 상태를 유지하면서 비드를 냉각시킨다.
본 발명에 사용하기에 적절한 부품은 그 형태 및 특성이 매우 다양할 수 있다; 보통 유리 또는 강화유리, 박판유리, 경화유리, 에나멜 유리, 금속화 유리 등의 평판 또는 곡면판, 폴리카르보네이트 시이트, 폴리메틸메타크릴레이트 시이트, 목재 패널(panel) 또는 합판, 처리 또는 미처리된 알루미늄 시이트, 강철시이트, 아연도금 또는 비아연 도금된 강판등이 있다.
설명 편의상, 조인트를 형성하기 위하여 사용되는 열 가소성 비드가 착설되는 부품을 “A”라 저의하고, A와 조립되는 부품을 “B”라 정의한다. 그러나 이는 본 발명의 서로 다른 재질로 구성된 면의 조립에만 적용됨을 의미하지 않는다; 시이트 패널과 시이트 패널 및 폴리카르보네이트 시이트와 폴리카르보네이트 시이트 등으로 결합시킬 수 있다.
사용되는 열 가소성 조성물에 대하여는, 이는 기본적으로 하기에 설명하는 중합체 중의 하나이고 양 부품 A 및 B에 접착할 수 있는 것이어야 한다. 후술하듯이, 이 조성물에는 여러 가지 점착성 수지, 충전제, 결합제 및 통상의 첨가제가 통상 사용양 만큼 통상의 효과를 내기 위하여 포함될 수 있다.
용어 “폴리우레탄”은 사출 성형 또는 압출될 수 있는 모든 열 가소성 폴리우레탄을 포함한다; 발명의 적용, 사용의 편의, 옐라스토머성 및 다양한 표면에의 접착력으로 특히 적절한 것으로 다음 성분의 반응에 의하여 수득되는 벨기에 특허 명세서 번호 74 3047에 설명된 폴리우레탄이다:
(a) 다음 구조를 갖는 분자량 약 500∼2000인 폴리카프롤락톤 :
Figure kpo00001
(상기식중, n은 2∼15의 정수이고, R은 최대 8개의 탄소원자를 가진 지방족 탄화수소쇄이다); (b) 2∼6개의 탄소원자를 가진 알파, 오메가-알킬렌 글리콜; 및 (c) 4,4′-디페닐메탄 디이소시아네이트 또는 4,4′-디스클로헥실메탄 디이소시아네이트, 단 NCO기 당량대 히드록실기 다량의 비율은 거의 1과 같다.
용어 “폴리에테르 아미드”는 통계적 폴리에테르 아미드; 즉, 여러 가지 단량체 성분들의 무작위 쇄(chain) 형성에 의하여 생성되는 것, 그리고 순차적 폴리에테르 아미드; 즉, 여러 가지 성분들의 일정한 쇄 길이의 블록에 의하여 생성되는 것을 포함한다.
순차적 폴리에테르 아미드는 반응성 말단기를 갖는 폴리아미드 서열(sequence)과 반응성 말단기를 갖는 폴리에테르 서열의 공중축합(copolycondensation)에 의하여 생성되는데 예를들면 다음과 같은 것이 있다.
1) 말단 디아민기를 갖는 폴리아미드 서열과 말단 디카르복실기를 갖는 폴리옥시알킬렌 서열, 2) 말단 디카르복실기를 갖는 폴리아미드 서열과 폴리에테르 디올의 시아노 에틸화 및 수소화에 의하여 수득되는 말단 디아민기를 갖는 폴리옥시알킬렌 서열, 또는 3) 말단 디카르복실기를 갖는 폴리아미드 서열과 지방족 알파-오메가-디히드록실화 폴리옥시알킬렌 서열 또는 폴리에테르 디올, 이 특정한 경우에 수득되는 폴리에테르 아미드는 폴리에테르 에스테를 아미드이다.
그러한 순차적 폴리에테르 에스테르 아미드의 조성 및 제조는 본원에 그 내용을 참고로 기재하는 프랑스 특허 명세서 번호 7,418,913 및 7,726,678에 설명되어 있다.
분자량이 약 300∼15,000인 11- 또는 12-디카르복실 폴리아미드 서열과 분자량이 약 100∼6000인 폴리옥시테트라메틸렌 글리콜 서열을 , 폴리아미드 서열 95∼15중량 %로 하고 상응하는 폴리옥시테트라메틸렌 서열 5∼85중량%로 하여 축중합에 의하여 수득되는 순차적 폴리에테르 에스테르 아미드가 본 발명의 실시에 특히 적합하다.
또한 이 열가소성 수지들과 함께 하나 이상의 점착성 수지를 통상 사용량만큼 통상의 효과를 내기 위하여 첨가할 수 있다. 그러한 화합물의 예로서 다음과 같은 것이 있다:
i) 프랑스 회사 또딸(TOTAL)사의 파라핀 50-52; ii) 미국 회사 얼라이드 캐미칼(ALLIED CHEMICAL)사의 상표[A-C 8 또는 A-C 629]인 폴리에틸렌 왁스; iii) 허큘레스(HERCULES)사의 상품명[FORAL 85]인 송지(colophony)에스테르; iv) 예를들면 디알티(DRT)시의 상품명[DERTO-PHENET] 또는 라이치홀드(REICHHOLD)사의 상품명[NIREZ V-2150]과 같은 테르펜 페놀 수지; v) 예를들면 허큘레스(HERCULES)사의 상품명[HERCULES AR 100]과 같은 알킬 방향족 석유 수지; vi) 예를 들면 듀퐁드 느무어(du PONT de NEMOURS)사의 상품명[ELVAX 220]과 같은 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체; vii)예를들면 디알티(DRT)사의 상품명[DERTOPOLINE MDP]와 같이 펜타에리트리톨로 2량체화되고 에스테르화 된 송지로부터 유도되는 점착성 수지; viii) 셸(SHELL)사로부터 상품명[CARIFLEX]로 입수 가능한 스티렌 및 이소프렌 또는 부타디엔을 주재로한 3원 엘라스토머; 그리고 ix)엣소(ESSO)사로부터 상품명[ESSO BUTYL]로 입수 가능한 이소부틸렌과 소량의 이소프렌의 공중합으로 제조되는 엘라스토머 또는 동일 회사로부터 상품명[VISTANEX]로 입수 가능한 이소부틸렌의 중합 반응으로 수득되는 엘라스토머.
이들 조성물 중 어떤 것은 본원에 참고로 그 내용을 언급하는 본 출원인에 의한 프랑스 특허 출원 번호 81 00035 및 84 15845에 이미 설명되어 있다.
또한 폴리우레탄, 폴리에테르 아미드 또는 이들의 혼합물에 결합재 0.5∼5중량 %를 가할 수 있다. 어떤 경우에는 이 결합제가 폴리우레탄, 폴리에테르 아미드 또는 이들의 혼합물을 표면 A 및 B에 접착시킬 수 있다; 실란계 결합제가 특히 언급될 수 있는데 예를들면 감마-클로로프로필 메톡시실란, 비닐트리클로로실란, 비닐 트리에톡시실란, 비닐트리스(베타-메톡시 에톡시)실란, 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 베타-(3,4-에폭시시클로헥실) 에틸 트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 비닐 트리아세톡시실란, 감마-메르캅토프로필 트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리에톡시실란, N-베타-(아미노에틸)감마-아미노프로필트리메톡시실란 및 유사한 화합물들이 있다.
또한 무기 또는 유기충전제를 첨가하여 노화 안정성, 크리프(creep) 강도 등과 같은 조인트의 특성을 개량할 수 있다. 이들 충전제의 예로는 다음과 같은 것이 있다:
탈크, 초오크, 산화티타늄, 점토, 실리카, 알루미늄 분말, 석면 섬유, 카본블랙, 이들의 혼합물 등.
상술한 열 가소성 조성물로 된 비드는 여러 가지 방법으로 표면 A 상에 붙일 수 있다.
예를들면 다이를 통하여 열 가소성 조성물의 압출에 의하여 제조되는 용융된 조인트의 비드를 A의 표면상에 붙일 수 있다.
압출기는, 예를들면, 고정되고 A위에 위치한다: 부품 A는 이동성이고 로봇 시스템으로 조작되어서 비드는 용융 상태로 주위의 전체에 계속적으로 융착되고 즉시 고체화한다. 이 방법은 제1도에 도시된 비드(10)을 융착시키기에 적합하고 또한 제2도에 도시된 부품 A면상에 붙인 비드(11)을 융착시키기에 적합하다.
이 비드는 또한 성형법에 의하여 붙일 수 있는데, 이 경우에 부품 A는 열가소성 조성물을 사용한 사출성형 프레스의 주형에 적절한 방법으로 놓는다.
이 방법은 특히 단일 중첩(12)(제4도) 또는 2중첩(13) 및 (14)(제3도)로써 부품 A의 앞면(18)상에 비드를 붙이기에 적합하다. 어떤 경우에는 프랑스 특허출원 번호 83 08903에 설명된 조인트 성형법을 사용할 수 있다.
냉각된 비드가 착설된 부품 A는 용이하게 조작 운반될 수 있다: 이는 부품 B를 A의 상단에 놓고서 결합시킬 것인가(제1도) 또는 끝과 끝을 대놓고 결합시킬 것인가(제2도 및 5도)에 따라서 표면 B에 대하여 적절히 위치시킨다.
그리고 비드를 가열하여 B와 결합시킬 면적만큼 그 표면을 용융시키고, 압력을 가하여 A와 B의 상호 접촉 상태를 유지하면서 냉각시킴으로써 최종 결합을 완성한다. 가열은 가열 등(heating lamp)와 같은 어떠한 종래 방법으로도 가능하다. 그 결과가 제5도에 도시된 부품 A 및 B를 연결시키는 조인트 15이다.
또한 비드를 통하여 A와 B가 접촉하고 있을 때 비드의 표면을 용융시켜서 B에 A를 붙이는 것도 가능하다.
용융 및 냉각후에, 열가소성 재질로 형성된 조인트의 두께는 매우 미미하게 변할 뿐이다 ; 즉, 개개의 용도에 따라 2∼20mm에 머물 것이다.
본 발명에 다른 접착성 조성물은 표면 A상에 압출 또는 사출될 때 넘쳐 흐르지 않아야 한다; 또한 비드도 가열되어 표면이 용융될 때 흐르지 않아야 한다. 용융 상태에서 이러한 경점성은 사용된 폴리에테르 아미드와 폴리우레탄의 분자량 및 혼합된 첨가제 및 충전제의 종류와 양에 좌우된다.
제6a 및 6b도에 예시된 바와같이 대조 실험에 지침으로서 다음과 같은 “작업”시험을 하였다. 직경 약 8mm인 열가소성 조성물의 스트립(strip)(16)을 미리 탈지한 유리판(17)상에 용융 상태로 압축한다. 냉각후에, 이 판을 145℃로 맞춘 오븐에 30분간 수직으로 놓는다[제6b도 참조]. 냉각후에 스트립의 높이 h를 측정한다. 하기 실시예 1 및 2에서, 실험은 h가 50mm미만이어야함을 보여주었다.
이 본 발명을 다음 실시예에 의하여 상세히 설명하겠는데, 이는 단지 설명 목적으로 제공될 뿐이다.
[실시예 1]
[자동차 차체의 측창 조립]
이 측창은 두께 4mm인 강화 유리 삼각형으로 되어 있는데, 직각변은 각각 250 및 420mm, 빗변은 470mm이고, 빗변의 양단은 원형 처리하였다.
이 창의 전체 외주면에 제4도에 도시된 모양으로써 앞면(18)에 두께 8mm그리고 중첩부(12)에 두께 4mm로 열 가소성 조성물의 중첩 비드를 성형한다.
이를 위해, 양쪽에 착설된 금속 핀들에 의해 지지되는, 사출성형 프레스의 주형내로 이창이 착설되며, 이창은 사출 압력하에 제거될 수 있으며 이 핀들의 자리에 조인트를 완전히 충전시킬 수 있게한다.
사용된 프레스는 주형의 폐쇄, 상기한 주형의 2반쪽 사이에 간격의 조절을 가능케한다. 유압식 개폐장치는 가소화 스크류-실린더 장치에90°로 위치한다.(제7도 및 8도 참고).
피드-로퍼 사출 성형 프레스에 입상의 열가소성 조성물을 공급하는데, 이는다음 방법으로 제조된다; i) 입상 순차적 폴리에테르 에스테르 아미드 50kg[라우릴락탐 및 아디프산으로부터 제조되는 수 평균 분자량이 850인 12-디카르복실 폴리아미드 서열 30부와, 분자량 2000인 폴리옥시테트라메틸렌글리콜 서열 70부의 중축합에 의하여 제조되는데, 고유점도(m-크레솔 100g중 0.5g의 용액에서 25℃에 측정) 1가 1.80이 될 때까지 중축합을 계속한다]; ii) 라이치홀드(REICHHOLD)사의 테르펜 페놀 수지[NIREZ V-2150] 50kg; iii) 탈크 뒤 뤠제낙(TALCS de LUZENAC)사의 탈크[20M OOS] 20kg; iv) 캐못(CABOT)사의 카본 블랙[FLFTEX]5kg; 및 v) 유니온 카바이드(UNION CARBIDE)사의 감마-글리시독시프로필트리 메톡시실란[A 187]1kg
온도를 200℃로 맞추고 멀티플-홀드(multiple-hold)다이를 갖춘 워너 및 프라이데터(WERNER ＆amp; PFLEIDERER)식 트윈-스트루(twin-screw) 압출기에 상기한 5성분의 혼합물을 넣는다. 압출기로부터 스트링(string)을 산출하여 물로 냉각시키고 입상화 및 건조시킨다.
폐쇄 상태(제7도 참조)에서 주형(20)의 접합면을 경유하여, 열가소성 조성물이 호퍼(21)을 통하여 공급되어, 주입실린더(22)내에서 200℃의 온도로 가열되고 유리상에 성형될 결합공간을 채우기에 충분한 양만큼 주입된다.
기타 성형 조건은 다음과 같다:
i) 주형 온도는 순환수에의하여 14℃로 유지된다; ii) 주입속도: 느림; ii) 스크루의 회전 속도: 120rpm; iv) 주입 압력: 200bar; v) 후(back) 압력: 0; vi)주입시간: 25초; 및 vii)냉각시간:10초.
그리고 주형을 열어서(제8도 참조), 비드가 달린 유리를 적외선 등아래로 이동시키는데 이는 비드가 1mm두께 이상으로 용융하도록 하는거리 및 시간동안 비드의 형태에 일치시킨다.
이를 완전 냉각되기 전에 페인트 칠한 시이트 금속으로 만든 자동차 차체의 창문 개구에 붙이는데, 이는 제5도에 도시된 구조와 같이 위치시킨다; 냉각이 될 때까지 약한 압력으로 유지시키는데, 창문을 자동차에 일체화시키는 조인트를 형성하는데 수초 걸린다.
수득한 조인트의 물리적 및 기계적 특성을 하기표에 도시한다.
[실시예 2]
실시예 1에 설명한 절차를 반복하되, 4,4′-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 알파, 오메가-알킬렌 글리콜 및 폴리카프롤락톤을 주재로한 케이.제이. 퀸사(K.J.QUINN ＆amp; Co.)의 상표[PNO3]으로 판매되는 폴리우레탄으로 만든 조인트를 측창에 성형하는 점이 다르다.
표면 용융된 비드가 착설된 측창을 동이한 페인트 칠한 시이트 금속 자동차 차체에 부착한다. 유리와 차체에 표면 처리가 필요 없고 창문, 차체, 또는 비드에 접착제가 필요하지 않기 때문에 실시예 1과 동일하게 작업이 매우 간단하다.
생성된 조인트의 특성은 하기표에 도시된다.
이들 조인트의 하기표에 도시한 바와같이 양호한 기계적 특성이외에도 140℃에서도 양호한 내식성을 갖고; 조립체는 충격에도 강성을 유지하며 진동을 잘 흡수한다.
Figure kpo00002
본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였는데, 이는 본 발명의 범위를 이와같은 특정 형태로 한정하려는 것이 아니고 오히려 대체안, 변형 및 등가물을 첨부한 특허청구의 범위에 정의한 본 발명의 정신 및 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 2개의 부품중 하나의 표면중 적어도 일부분에 기본적으로 열가소성 폴리우레탄, 폴리에테르아미드, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 중합체로 구성된 열가소성 조성물의 비드(bead)를 붙이고, 상기 비드를 가열하여 적어도 그 표면층을 연화시키고, 2개의 부품의 상호 접촉상태를 유지하면서 비드를 냉각시켜 2개의 부품을 결합하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄이, 500 내지 2000의 분자량을 갖는 하기 일반식의 폴리카프롤락톤, 탄소수 2 내지 6의 알파, 오메가-알킬렌 글리콜, 및 4,4′-디페닐메탄 디이소시아네이트 또는 4,4′-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(여기서, NCO기 당량 대 히드록실기 당량의 비율은 거의 1이다)의 반응에 의해 수득되는 방법.
    Figure kpo00003
    [상기식에서, n은 2 내지 15의 정수이고, R은 최대 8개의 탄소원자를 함유한 지방족 탄화수소쇄이다.]
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에테르아미드가 알파-오메가 디카르복실 폴리아미드 서열과 지방족 알파-오메가 디히드록실 폴리옥시알킬렌 서열의 중축합에 의하여 제조되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 폴리에테르 에스테르아미드가 분자량 300 내지 15,000의 11- 또는 12-디카르복실 폴리아미드 서열과 분자량 100 내지 6000의 폴리옥시테트라메틸렌글리콜 서열을 폴리옥시테트라메틸렌 글리콜 5∼85중량 %당 폴리아미드 서열을 95∼15중량 %의 비로 중축합시킴으로써 제조되는 방법.
  5. 제1,2,3 또는 4항에 있어서, 폴리우레탄, 폴리에테르아미드, 또는 이들의 혼합물에 점착성 수지, 탈크, 카본블랙 및 실란으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 첨가하는 방법.
  6. 제1,2,3 또는 4항에 있어서, 비드를 사출 성형에 의하여 붙이는 방법.
  7. 제1,2,3 또는 4항에 있어서, 비드를 압출에 의하여 붙이는 방법.
  8. 제1,2,3 또는 4항에 있어서, 상기한 2개의 부품이 상호 접촉되기 전에 비드의 표면층을 가열시키는 방법.
  9. 제1,2,3또는 4항에 있어서, 상기한 2개의 부품이 상호 접촉되었을 때에 비드의 표면층을 가열시키는 방법.
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