KR20060025199A - 플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법 - Google Patents

플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 플라스틱 물질을 중공체 상으로 및(또는) 그의 둘레로 사출성형할 때, 중공체를 비압축성 유체로 완전히 충전하는, 하나 이상의 개구를 가지며, 그 위로 및(또는) 그의 일부 또는 전부의 둘레로 열가소성 플라스틱 물질이 사출성형되어 있는, 금속 또는 플라스틱 물질로 제조된 중공체로 적어도 이루어진 플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법을 기술한다.
중공체, 비압축성 유체, 사출성형

Description

플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법{Method for Producing a Plastic/Metal Composite Part}
본 발명은 하나 이상의 개구를 가지며, 그의 위 및(또는) 그의 일부 또는 전부의 둘레에 열가소성 플라스틱 물질이 사출성형되어 있는, 금속 또는 플라스틱 물질로 제조된 중공체로 적어도 이루어진 플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
외피(shell) 및 피복판(covering plate)으로 이루어진 중공실(hollow-chamber) 복합체 부품은 예를 들어 DE-A 198 48 516호로부터 공지되어 있다. 일체형으로 성형된 열가소성 플라스틱 물질을 사용하여 외피를 피복판 또는 피복 외피에 결합시킨다. 이를 위해, 외피 및 피복판의 주변 연부에는 예를 들어, 일체형으로 성형된 플라스틱 물질의 리벳(rivet) 결합부가 부착되는 천공이 제공된다. 별법으로 또는 추가적으로, 일체형으로 성형된 플라스틱 물질에 의해 내전단성, 포지티브-잠금(positive-locking) 결합부가 유사하게 생성될 수 있도록 비드(beads)가 제공될 수도 있다. 2 개 이상의 성형 부품을 결합하기 위한 다른 방법, 예컨대, 용접, 접착제 결합, 크림핑(crimping), 클린칭(clinching), 리벳팅(reveting)이 성형 부품의 결합에 개별적으로 또는 조합으로 사용될 수 있으며, DE-A 198 48 516으로부터 공지되어 있다.
높은 기계적 하중에 노출될 수 있는 경량 중공실 부품은 예를 들어 원동기 차량의 제작에 사용된다.
중공실 복합체 부품을 제조하기 위해 열가소성 플라스틱 물질을 중공체 둘레에 사출성형하거나 또는 성형 부품을 중공체 상에 사출성형할 경우, 사출 압력은 중공체가 크게 변형되거나 붕괴될 정도로 높다. 플라스틱 물질의 사출성형 동안 중공체의 소성 변형을 피하기 위해, 코어(cores), 슬라이더(sliders) 등을 이용하여 내부로부터 중공체를 지지하는 것이 알려져 있다. 그러나, 그것은 간단한 형태의 중공체, 예를 들면 직경이 일정한 직선 관 또는 균일하게 휘어진 관에서만 가능하다. 임의의 원하는 형태의 중공체, 예를 들면, 각지거나, 분지되거나 또는 불균일하게 휘어진 상이한 직경의 중공체, 예컨대 잘록하거나 또는 점점 가늘어지는 부분이 있는 관은 개구를 통해 중공체 내로 도입되는 슬러이더에 의해 사출 압력을 지탱할 수 없다.
본 발명의 목적은 열가소성 플라스틱 물질을 중공체 상으로 및(또는) 그의 둘레로 사출성형할 때 중공체가 변형되지 않는, 금속 또는 플라스틱 물질로 제조된 중공체로 적어도 이루어진 플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 열가소성 플라스틱 물질을 중공체 상으로 및(또는) 그의 둘레로 사출성형할 때, 중공체를 비압축성 유체로 완전히 충전하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 개구를 가지며, 그 위로 및(또는) 그의 일부 또는 전부의 둘레로 열가소성 플라스틱 물질이 사출성형되어 있는, 금속 또는 플라스틱 물질로 제조된 중공 체로 적어도 이루어진 플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법을 제공한다.
중공체 상으로 또는 그의 둘레로 열가소성 플라스틱 물질을 사출성형할 때, 본 발명에 따라 중공체를 충전하는데 사용되는 비압축성 유체는 사출 압력에 의한 중공체의 소성 변형을 방지한다. 비압축성 유체는 사출 압력에 대한 필요한 역압력을 제공한다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 130 바(bar) 이하의 압력을 비압축성 유체에 가한다.
비압축성 유체는 예를 들어 물, 물/오일 혼합물, 특히 수중유 에멀젼, 물/글리콜 혼합물 또는 (무기) 오일일 수 있다. 이러한 유체는 예를 들어 HFA (물을 80％ 초과로 함유하는 수중유 에멀젼 또는 용액), HFB (수함량이 약 45％인 유중수 에멀젼) 및 HFC (수함량이 35％ 이상인 중합체/물 또는 물/글리콜 혼합물) 범주의 유압 유체로서 알려져 있다. 전기점성 또는 자기점성 유체를 사용하는 것도 또한 가능하다.
중공체는 플라스틱 물질을 성형하기 전, 비압축성 유체를 공급하고, 성형 후에는 이를 다시 빼내는 통로가 되는 하나 이상의 개구를 갖는다. 중공체는 바람직하게는 중공체를 사출 형성 공구에 삽입한 후에 유체로 충전한다. 그러나, 충전된 중공체를 사출성형 공구로 삽입하는 것도 가능하다. 중공체를 유체로 충전한 후, 캡(cap), 마개(stopper) 등으로 개구를 막는다.
중공체는 임의의 원하는 모양일 수 있다. 중공체는 특히 분지되거나, 각지거나, 휘거나, 원형일 수도 있고, 모퉁이를 가질 수도 있는데, 이는 비압축성 유체가 어떠한 형상이라도 충전할 수 있기 때문이다. 중공체는 바람직하게는 한 조각 으로 된 중공체이다. 즉, 중공체는 하나 이상의 개구를 제외한 모든 면이 밀폐되어 있다. 중공체가 다수의 조각으로 된 경우, 성형 부품 간의 결합부는 유체가 통하지 못해야 한다. 이것은 예를 들어 치밀한 연결 수단, 예컨대 용접, 접착제 결합에 의해 성형 부품을 함께 결합시키거나, 또는 특히 알루미늄으로 제조된 성형 부품의 경우에는 저온 결합 방법에 의해 달성할 수 있다. 유체가 통하지 않는 방식으로 성형 부품을 결합하지 않는 경우, 예를 들어 클램프, 스크류 또는 재료 변형에 의해 결합하는 경우에는, 밀봉제를 제공할 수도 있다.
중공체를 위한 바람직한 금속은 강철, 니켈, 크롬, 철, 구리, 아연, 티탄, 알루미늄 및 마그네슘 및 이들 금속의 합금이다.
중공체의 벽 두께는 임의의 크기로 선택할 수 있다. 전형적으로 벽 두께는 약 1 내지 3 mm이다.
중공체를 위한 바람직한 플라스틱 물질은 비강화, 강화 및(또는) 충전된 열가소성 플라스틱 물질, 예컨대 폴리카르보네이트 (PC), 열가소성 폴리우레탄 (PU), 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리스티렌 (PS), 신디오택틱 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리술폰 (PSO), 폴리페닐렌 술파이드 (PPS), 폴리이미드 (PI), 폴리케톤 (PEEK), 폴리아미드 (PA), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 (PE), 또는 이들 플라스틱 물질의 혼합물이다.
중공체 위로 또는 둘레로 사출성형하기 위한 열가소성 플라스틱 물질로는, 폴리아미드 (PA), 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸 렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리스티렌 (PS), 신디오택틱 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 열가소성 폴리우레탄 (PU), 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 (PE), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리술폰 (PSO), 폴리페닐렌 술파이드 (PPS), 폴리이미드 (PI), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 또는 이들 플라스틱 물질의 혼합물을 기재로 한 비강화, 강화 및(또는) 충전된 플라스틱 물질이 특히 적합하다.
중공체를 비압축성 유체로 지지함으로써, 열가소성 플라스틱 물질을 중공체 위로 또는 둘레로 사출성형하는 것이 가능하다. 중공체의 소성 변형 또는 붕괴를 피하기 위해, 사출 압력에 대해 내부 지지 부재를 이용하여 중공체를 지지할 필요가 더 이상 없다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 제조된 금속/플라스틱 복합체 부품을 보여준다.
도 2는 사출성형 공구에 들어있는 도 1의 금속/플라스틱 복합체 부품을 통해 종방향 단면을 보여준다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 제조된 금속/플라스틱 복합체 부품 (1)을 보여준다. 복합체 부품 (1)은 금속제 관형 중공체 (2)로 이루어진다. 중공체 (2)는 곡선부를 갖는다. 중공체 (2)는 지점에 따라 상이한 직경을 갖는다. 중공체 (2)는 2 개의 개구 (4, 4')를 갖는다. 영역 (3, 3', 3'')에서, 열가소성 플라스틱 물 질이 중공체 (2)의 둘레에 사출성형되어 있다. 중공체 (2)의 둘레에 사출성형된 요소 (3, 3', 3'')은 기능성 요소를 구성한다.
도 2는 사출성형 공구 (7) 중의 금속/플라스틱 복합체 부품 (1)을 종방향 단면으로 보여준다. 사출성형 공구를 밀폐시키고 비압축성 유체를 도입하기 전, 중공체 (2)를 마개 같은 슬라이더 (5, 5')에 의해 개구 (4, 4')가 밀폐시킨다. 슬라이더 (5)에는 보어(bore) (6)이 있으며, 이를 통해 비압축성 유체를 중공체 내로 주입한다. 충전하는 동안, 슬라이더 (5, 5')는 완전한 밀봉을 제공하지 않으므로, 도입된 공기가 빠져나갈 수 있다. 중공체 (2)가 완전히 충전되자마자, 중공체 (2)를 슬라이더 (5, 5')로 완전히 밀폐한다. 완전 밀폐 결과, 중공체 내의 압력이 강화된다. 중공체 (2)의 충전 및 배출은 흐름의 압력, 방향 및 흐름의 정지를 제어하는 유체 조절 수단에 의해 실시할 수 있다.
실시예 1 (비교예)
시트강(sheet steel)으로 제조되고 직경이 100 mm이고 시트 두께가 2 mm인 관형 중공체 (2)를 사출성형 공구 (7)에 삽입하였다. 영역 (3, 3', 3'')에서, 유리섬유 강화 폴리아미드 6 (PA 6 GF30)을 중공체 (2)의 둘레에 환형으로 40 mm의 폭에 걸쳐 사출성형하였다. 플라스틱 물질 층의 두께는 3 mm이었다. 열가소성 플라스틱 물질을 그 주위에 사출성형할 때 중공체가 소성 변형을 일으켰다. 시트강은 약 30 mm만큼 압축되었다. 플라스틱/금속 복합체 부품은 의도한 목적에 사용할 수 없었다.
실시예 2 (구현예)
실시예 1에 따라 둘레에 열가소성 플라스틱 물질의 사출성형되는 중공체 (2)를 사출성형 공구 (7)에 삽입한 후 오일로 충전하였다. 약 90 바의 압력을 유체에 가하였다. 이어서 유리섬유 강화 폴리아미드 6 (PA 6 GF30)을 실시예 1과 유사하게 중공체 (2)의 둘레에 사출성형하였다. 비압축성 유체가 사출성형에 대해 충분히 높은 역압력을 제공하므로 변형은 1 mm 미만이었다. 플라스틱/금속 복합체 부품 (1)이 의도된 목적에 따른 모든 구조적 기능을 나타낼 수 있도록 소성 변형이 대폭 감소되었다.

Claims (6)

  1. 열가소성 플라스틱 물질을 중공체 상으로 및(또는) 그의 둘레로 사출성형할 때, 중공체를 비압축성 유체로 완전히 충전하는 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 개구를 가지며, 그의 위 및(또는) 그의 일부 또는 전부의 둘레에 열가소성 플라스틱 물질이 사출성형되어 있는, 금속 또는 플라스틱 물질로 제조된 중공체로 적어도 이루어진 플라스틱/금속 복합체 부품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 비압축성 유체에 130 바 이하의 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비압축성 유체가 물, 오일, 물/오일 혼합물, 특히 수중유 에멀젼 또는 유중수 에멀젼 또는 물/글리콜 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중공체가 강철, 니켈, 크롬, 철, 구리, 아연, 티탄, 알루미늄 또는 마그네슘 또는 이들 금속의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중공체가 비강화, 강화 및(또는) 충전된 열가소성 플라스틱 물질, 특히 폴리카르보네이트 (PC), 열가소성 폴리우레탄 (PU), 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리스티렌 (PS), 신디오택틱 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리술폰 (PSO), 폴리페닐렌 술파이드 (PPS), 폴리이미드 (PI), 폴리케톤 (PEEK), 폴리아미드 (PA), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 (PE), 또는 이들 플라스틱 물질의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 중공체 위로 및(또는) 그의 둘레로의 사출성형을 위한 열가소성 플라스틱 물질이 폴리아미드 (PA), 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리스티렌 (PS), 신디오택틱 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 열가소성 폴리우레탄 (PU), 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 (PE), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리술폰 (PSO), 폴리페닐렌 술파이드 (PPS), 폴리이미드 (PI), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 또는 이들 플라스틱 물질의 혼합물을 기재로 한 비강화, 강화 및(또는) 충전된 플라스틱 물질인 것을 특징으로 하는 방법.
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